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1、1,硬件描述语言及应用,宋潇 电子科学与技术系 10-408 13007553002 ,2,硬件描述语言及应用,教材：VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计(修订版、侯伯亨) 参考书： 1、 EDA技术与VHDL，潘松，黄继业.北京.清华大学出版社.2007 2、VHDL数字电路设计教程，电子工业出版社， 巴西Volnei A. Pedroni 著,3,硬件描述语言及应用,学时：48学时（3学分）, 其中 讲授：30学时 上机：18学时 内容：教材的第1、3、4、5、6、8章，,4,硬件描述语言及应用,1.EDA技术是一门涉及多学科的综合性技术，内容广泛，本课程主要学习VHDL语言和应用该语言
2、进行数字系统设计的方法； 2. 本课程学习的设计方法主要是用软件进行硬件的设计与仿真，与数字电路中学习的方法有本质不同，但为了更好的掌握VHDL设计方法，必须要熟悉和掌握数字电路各方面硬件电路的知识； 3. VHDL语言是一种并行语言，是不同于传统的软件编程语言的； 4. 在VHDL程序设计中，除了考虑通过编程实现指定逻辑功能外，还要对这一程序可能耗费的硬件资源有一明确的估计； 5. 学习过程中，要善于总结经验，尽可能地了解软件语句与硬件结构间的联系，在实践过程中，提高通过驾御软件语句来控制硬件构成的能力。,5,硬件描述语言及应用,学习方法和目的： 1.加强数字电路知识的复习，尤其是可编程逻辑
3、器件部分； 2.掌握VHDL语言结构、数据类型、语法规则、描述风格和编程原理； 3.进一步熟悉和掌握EDA软件MAX+PLUS II； 要求： 1.保持良好的教学秩序； 2.要有1.52倍教学时数的复习和作业时间，有条件的同学要多上机练习，达到验证设计的目的。 3.每个班指定一课代表或班长或学习委员，负责联系实验、购买教材、课程设计指导书、收发作业等。,6,第1章数字系统硬件设计概述,主要内容 1.0 关于EDA技术 1.1 传统硬件设计方法 1.2 利用VHDL语言的硬件电路设计方法 1.3 利用VHDL语言设计硬件电路的优点,7,1.0 关于EDA技术,1. EDA技术的含义 以大规模可编
4、程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达式，以计算机为设计工具，在EDA软件平台上完成设计文件的逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真，直至对特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。 2. EDA技术的主要内容 1）大规模可编程逻辑器件 2）硬件描述语言(HDL) 3）软件开发工具 4）实验开发系统 3. EDA软件系统的构成 1）设计输入子模块 2）设计数据库子模块 3）分析验证子模块 4）综合仿真子模块 5）布局布线子模块,8,1.0 关于EDA技术,4. EDA设计流程 1）源程序的编辑和编译-行为级描述 原理图输入方式 状态图
5、输入方式 VHDL软件程序的文本方式 2）逻辑综合和优化-行为级优化与RTL级描述的转化 3）目标器件的布线适配 4）目标器件的编程下载 5）设计过程中的有关仿真 6）硬件仿真硬件测试,9,1.0 关于EDA技术,10,第1章数字系统硬件设计概述,主要内容 1.0 关于EDA技术 1.1 传统硬件设计方法 1.2 利用VHDL语言的硬件电路设计方法 1.3 利用VHDL语言设计硬件电路的优点,11,1.1 传统硬件设计方法,12,1.1 传统硬件设计方法,13,1.1 传统硬件设计方法,14,1.1 传统硬件设计方法,主要特征： 1. 采用自下自上(Bottom Up)的设计方法 2. 采用通
6、用的数字逻辑器件 3. 在系统硬件设计的后期进行仿真和调试 4. 主要设计文件是电原理图,15,第1章数字系统硬件设计概述,主要内容 1.0 关于EDA技术 1.1 传统硬件设计方法 1.2 利用VHDL语言的硬件电路设计方法 1.3 利用VHDL语言设计硬件电路的优点,16,1.2 利用VHDL语言的硬件电路设计方法,什么是硬件描述语言？ 就是可以描述硬件电路的功能、信号连接关系以及定时关系的语言。它能比电原理图更有效地表示硬件电路的特性。,17,1.2 利用VHDL语言的硬件电路设计方法,(a)电原理图表示 (b)VHDL语言描述 二选一数据选择器,18,1.2 利用VHDL语言的硬件电路
7、设计方法,VHDL语言只是硬件描述语言家族中的一员硬件描述语言有数十种之多，常用的有VHDL、Verilog HDL、ABEL_HDL。,19,1.2 利用VHDL语言的硬件电路设计方法,硬件描述语言设计的特点： 1.采用自上至下的设计方法,20,1.2 利用VHDL语言的硬件电路设计方法,行为描述举例：【实例1-1 】 结构描述举例：【实例1-2 】 注意： 1。该程序要通过必须要有包集合NEW的存在才行，且所有用到的元件必须在NEW中存在； 2。如果将dff、djk、and2、nor2的VHDL描述添加在设计中，不要用关键字and2、nor2等，因此在其后面加一个字符“q”以示区分； 3。
8、每一个触发器或门电路的VHDL描述可单独存为一个磁盘文件，文件名必须与实体名相同，也可直接放在顶层设计中； 4。在EDA软件的层次视图中可清晰的看出设计的不同层次； 1.2 利用VHDL语言的硬件电路设计方法 1.采用自上至下的设计方法 2.系统中大量采用ASIC芯片 3.采用系统早期仿真 4.降低了硬件电路设计的难度 5.主要设计文件是HDL源程序,21,1.2 利用VHDL语言的硬件电路设计方法,主要内容 1.0 关于EDA技术 1.1 传统硬件设计方法 1.2 利用VHDL语言的硬件电路设计方法 1.3 利用VHDL语言设计硬件电路的优点,22,1.3 利用VHDL言设计硬件电路的优点,优点： 1。设计技术齐全、方法灵活、支持广泛 2。系统硬件描述能力强 3。VHDL语言可以与工艺无关编程 4。VHDL语言标准、规范、易于共享和复用,