基于veriloghdl的数字电路设计

基于veriloghdl的数字电路设计内容摘要：

一种传统的设计方式，对设计进行逐次划分的过程是从存在的基本单元出发的，设计树最末枝上的单元要么是已经制造出的单元，要么是其他项目已开发好的单元或者是可外购得到的单元，这种设计方法与只用硬件在模拟实验板上建立的一个系统的步骤有密切的联系。 这种设计方法的优点是 ： 设计人员对于这种方式进行设计比较熟悉，实现各个子块电路所需时间短。 这种设计方法的缺点是 ： 一般来讲，对系统的整体功能把握不足，实现整个系统的功 能所需要的时间长，因为必须先把各个小模块完成。 使用这种方法对设计人员之间进行相互协作有比较高的要求。 1． 1． 3．综合设计方法 3 复杂数字逻辑电路和系统的设计过程通常是以上两种设计方法的结合。 设计时需要考虑多个目标的综合平衡。 在高层系统用自上而下的设计方法来实现，而在低层系统使用自下而上的方法从库元件或数据库中调用已有的单元设计。 这种设计方法兼有两种设计方法的优点，而且可以使用矢量测试库进行测试。 2 交通灯控制系统的 设计 2． 1交通灯控制系统的功能 交通灯控制系统主要是实现城市十字交叉路口红绿灯的控制。 在现代化的大城市中 , 十字交叉路口越来越多 ,在每个交叉路口都需要使用红绿灯进行交通指挥和管理 ,红、黄、绿灯的转换要有一个准确的时间间隔和转换顺序 ,这就需要有一个安全、自动的系统对红、黄、绿灯的转换进行管理 , 本系统就是基于此目的而开发的。 2． 2系统设计 城市十字交叉路口红绿灯控制系统主要负责控制东西走向和南北走向的红绿灯的状态和转换顺序 , 关键是各个状态之间的转换和进行适当的时间延时 , 正是基于以上考虑 , 采用如下设计 : (1) 当东西走向的绿灯亮时 , 南北走向的红灯亮 , 并保持 3 个 clock。 (2) 当东西走向的绿、黄灯亮时 , 南北走向的红灯亮 ,并保持 1 个 clock。 (3) 当东西走向的红灯亮时 , 南北走向的绿灯亮 , 并保持 3 个 clock。 (4) 当东西走向的红灯亮时 , 南北走向的绿、黄灯亮 ,并保持 1 个 clock。 (5) 最后又回到 (1) 状态 , 并周期重复进行。 N Y N Y 电路图 设计文件 HDL 设计文件 电路功 能仿真 HDL功能仿真 HDL综合 优化，布局布线 与物理器件有关的布线约束等工艺技术文件 布线后门级仿真 电路制造工艺文件 或 FPGA 码流文件 确定实现电路的具体库名，指定综合生成的网表类型 N Y 图 HDL 语言的设计流程 4 基于以上设计 , 在表 1 中给出了交通灯控制器的 4 种状态 , 对应的状态迁移过程见图。 表 交通灯控制器的 4种状态 东西走向 南北走向 状态 0 红，黄，绿 001 红，黄，绿 100 状态 1 红，黄，绿 011 红，黄，绿 100 状态 2 红，黄，绿 100 红，黄，绿 001 状态 3 红，黄，绿 100 红，黄，绿 011 图 3 交通灯 系统的 Verilog HDL 描述 电子系统设计中 , 一般遵循自上而下的设计思路对系统进行设计、描述与仿真。 考虑到模块的通用性 和可移植性 , 常常使用 HDL 语言来描述数字系统 , 如 VerilogHDL、 VHDL 语言等。 其中Verilog HDL 语言具有结构清晰、文法简明、功能强大、高速模拟和多库支持等优点 , 被近 90% 的半导体公司使用 , 成为一种强大的设计工具。 该系统采用 Verilog HDL 描述 , 程序说明如下 : //file: tr。