基于ＭＡＸ＋ＰｌｕｓⅡ軟件的數(shù)字電路設計

1、    基于軟件的數(shù)字電路設計    劉芳張永志【摘要】本文主要介紹max+plus軟件的設計流程并將其應用到數(shù)字電路教學中,進行了理論教學與仿真驗證相結合的探索,為數(shù)字電路的邏輯驗證和實驗教學提供了一種新的方法?！娟P鍵詞】max+plus軟件;數(shù)字電路設計;實例應用在當代社會,電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度越來越快,以往的電路設計方法已經(jīng)適應不了這種挑戰(zhàn),隨著可編程邏輯器件集成規(guī)模的不斷擴大,eda(electronic design automation)技術在現(xiàn)代電子系統(tǒng)設計領域的優(yōu)勢已有所突顯。eda技術是指以計算機為工作平臺,融合了電子技術、計算機技術

2、、智能化技術最新成果的現(xiàn)代電子設計技術。美國altera公司推出的max+plus軟件被公認為是最易使用、人機界面最友善的pld開發(fā)軟件,現(xiàn)已成為電子系統(tǒng)設計、電子產(chǎn)品開發(fā)領域中一種全新的手段和便捷的方法。一、max+plus簡介max+plus可編程邏輯開發(fā)軟件結合了框圖界面和交互仿真能力的系統(tǒng)級設計和仿真工具,不用搭建硬件電路,即可對自己的設計進行調(diào)試、驗證,借助模擬示波器等虛擬設備直觀顯示仿真動態(tài)結果。而且設計者可以在友好的界面下很簡便、高效地設計出各種復雜的專用ic。因此,max+plusii對改善硬件系統(tǒng)設計環(huán)境,培養(yǎng)學生應用系統(tǒng)級設計的能力,培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的應用型、復合型專門人才

3、有很大的推動作用。max+plus軟件的主要功能和特點有:(1)設計輸入、編譯、校驗、仿真、器件編程與配置全部集成在統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境中,可以加快動態(tài)調(diào)試,縮短開發(fā)周期。(2)設計環(huán)境與芯片結構無關,它支持epf10k等可編程邏輯器件系列,編譯程序還提供強大的邏輯綜合與優(yōu)化功能。(3)有豐富的模塊化設計工具和器件庫。(4)支持vhdl, verilog hdl和ahdl等硬件描述語言。(5)提供megacore系統(tǒng)級功能。(6)具有開放性的特點,他允許設計人員添加自己的宏函數(shù)。二、max+plus設計流程max+plus軟件提供了一種與結構無關的設計環(huán)境,其全面的邏輯設計能力,使設計者只需運用自己

4、熟悉的輸入工具(原理圖、硬件描述語言)進行設計,就可以將文本、圖形、波形等設計方法任意組合,建立起有層次的數(shù)字系統(tǒng),max+plus把這些設計轉換成最終結構所需要的格式。而max+plus的編譯器則可完成資源利用的最小化和邏輯綜合,把設計裝配成1個或多個器件并產(chǎn)生編程數(shù)據(jù)。此外,還可進行功能仿真、定時仿真、延時預測等設計校驗。使用max+plus設計數(shù)字系統(tǒng)的步驟如下:(1)設計輸入 用戶可使用max+plusii 10.0baseline提供的圖形編輯器和文本編輯器實現(xiàn)圖形、ahdl、vhdl或verilog hdl的輸入,也可輸入網(wǎng)表文件。(2)編譯 為完成對設計的處理, max+plus

5、ii10.0 baseline提供了一個完全集成的編譯器,可直接完成從網(wǎng)表提取到最后編程文件的生成。在編譯過程中生成一系列標準文件可進行時序模擬、適配等。(3)項目校驗 項目校驗過程包括功能和時序仿真,其作用是測試邏輯操作和設計的內(nèi)部定時,若有錯誤則進行修改并重新編譯。(4)項目編程 將設計的項目編程/配置到所選擇的器件中。三、數(shù)字電路設計舉例本例用vhdl語言來實現(xiàn)8選1多路選擇器,編寫程序如下:library ieee;use ieee.std_logic_1164 .all;entity mux isport(d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7: in std_logic;a

6、0,a1,a2: in std_logic;q: out std_logic);end mux;architecture rtl of mux issignal sel: std_logic_vector(2 downto 0);begin sel<=a2&a1;&a0;b:process(d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7,sel)begin if(sel="000")thenq<=d0;elseif(sel="001")thenq<=d1;elseif(sel="010")thenq&

7、lt;=d2;elseif(sel="011")thenq<=d3;elseif(sel="100")thenq<=d4;elseif(sel="101")thenq<=d5;elseif(sel="110")thenq<=d6;elseq<=d7;end if;end process;end rtl;上述8選1多路選擇器經(jīng)過時序仿真、功能仿真,仿真結果如圖1所示,結果完全達到了設計目的,仿真通過后就可將設計結果編程/下載到目標器件中去。四、結束語eda技術是電子設計的發(fā)展趨勢,利用eda工具max+plus可以代替設計者完成電子系統(tǒng)設計中的大部分工作,能夠方便靈活地設計出體積小而系統(tǒng)性高的數(shù)字電子系統(tǒng),徹底地改變傳統(tǒng)數(shù)字系統(tǒng)的設計方法