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编号：2009019本科生毕业设计论文题目：智能函数发生器的设计学号：200591212231姓名：系别：计算机与电子信息工程系专业：电子信息工程专业班级：2005级本科乙班指导教师：教师职称：教授完成时间：2009年3月内容摘要应用EDA技术完成一个电子产品的设计，以FPGA芯片中集成一个在电子生产或检测中通常用到波形发生器。在Max+plusⅡ软件开发平台，输入原理图或硬件描述语言VHDL完成的设计文件，系统将自动地完成逻辑编译、综合、仿真、目标芯片的适配编译、下载等的工作。设计的工作是利用编程的方式来进行对系统的功能的描述，在EDA工具的帮助下，应用相应的可编程器件，实现设计的最终结果。使常用到的波形发生器微型化，设计简单化，使用简单化。关键词：FPGAEDA六种波形AbstractEDAapplicationoftechnologytocompleteanelectronicproductdesigntoFPGAchipintegratedinaproductionorelectronicdetectionfunctioninusuallyusedinsignalgenerator.MAX+PLUSⅡinthesoftwaredevelopmentplatformfortheimportationofschematicorhardwaredescriptionlanguageHDLdesigndocumentcompleted,thesystemwillautomaticallycompilethecompletionoflogic,integrated,simulation,thegoalofthechipsfittocompile,download,andsoon.DesignworkistouseprogrammingonthewaytocarryoutthefunctionofthesystemdescribedintheEDAtoolswiththehelpoftheappropriateapplicationoftheprogrammabledevices,designedtoachievethefinalresult.Usedtomakethemicro-functionsignalgenerator,simpledesign,simpletouse.Keywords：FPGAEDASixkindsofwaveform.目录引言………………………………………………………………………………………………11．EDA和Max+plusⅡ软件介绍…………………………………………………………………21.1EDA技术的简介…………………………………………………………………………21.2Max+plusⅡ软件的介绍…………………………………………………………………32．设计要求………………………………………………………………………………………43．设计思路………………………………………………………………………………………43.1波形函数发生方案对比选择……………………………………………………………43.2波形函数输出控制方式选择……………………………………………………………53.3系统细化框图…………………………………………………………………………63.4系统的整体原理框图……………………………………………………………………64．各模块程序设计及仿真………………………………………………………………………74.1递增斜波模块……………………………………………………………………………74.2递减斜波模块……………………………………………………………………………84.3三角波模块………………………………………………………………………………84.4阶梯波模块……………………………………………………………………………104.5正弦波模块……………………………………………………………………………114.6方波模块………………………………………………………………………………114.7输出波形选择模块……………………………………………………………………124.8系统联调测试分析……………………………………………………………………135.编译…………………………………………………………………………………………136.引脚锁定……………………………………………………………………………………147.编程下载……………………………………………………………………………………158.硬件验证……………………………………………………………………………………159.结论…………………………………………………………………………………………15致谢………………………………………………………………………………………17参考文献……………………………………………………………………………………18附录…………………………………………………………………………………………191智能函数发生器的设计学生姓名：杨力强指导老师：徐守堂引言EDA（electronicdesignautomation，电子设计自动化）技术是现代电子工程领域的一门新技术。它提供了基于计算机和信息技术的电路系统设计方法。EDA技术的发展和推广应用极大地推动了电子工业的发展，随着EDA技术的发展，硬件电子电路的设计几乎全部可以依靠计算机来完成。这样就大大缩短了硬件电子电路设计的周期从而使制造商可以快速开发出品种多批量小的产品，以满足市的众多需求。EDA技术的推广是当今世界的一个技术热点。EDA技术是现代电子工业中不可缺少的一项技术。传统设计应用分立元件或通用数字电路芯片，设计周期长，花费大，而且往往局部功能优化，而整体功能较差。EDA以计算机为平台，根据硬件描述语言，如VHDL自动地完成逻辑编译、化简分割、综合及优化，布局布线，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。以自顶向下的设计方法，使硬件设计软件化，摆脱了传统手工设计的众多缺点。其方法简单，频率稳定度高，易于程控。随着EDA技术的深入发展，基于硬件描述语言的方法将有取代传统手工设计方法的趋势。尝试用VHDL设计来产生正弦波，其频率切换非常便捷，调试、修改也非常节省时间。FPGA是英文FieldProgrammableGateArray的缩写，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（LogicCellArray）这样一个新概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（ConfigurableLogicBlock）、输出输入模块IOB（InputOutputBlock）和内部连线（Interconnect）三个部分。它与分立元件相比，具有速度快、容量大、功耗小和可靠性高等优点。由于集成度高，设计方法先进、现场可编程，可以设计各种数字电路，因此，在通信、数据处理、网络、仪器、工业控制、军事和航空航天等众多领域内得到了广泛应用。不久的将来将全部取代分立数字元件，目前一些数字集成电路生产厂商2已经停止了分立数字集成电路的生产。此外，FPGA还具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性，使得硬件的功能可以像软件一样通过编程来修改。因此，FPGA技术的应用前景非常广阔。VHDL（VeryHighSpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage，超高速集成电路硬件描述语言）诞生于1982年，是由美国国防部开发的一种快速设计电路的工具，目前已经成为IEEE（TheInstituteofElectricalandElectronicsEngineers）的一种工业标准硬件描述语言。相比传统的电路系统的设计方法，VHDL具有多层次描述系统硬件功能的能力，支持自顶向下（ToptoDown）和基于库（LibraryBased）的设计的特点，因此设计者可以不必了解硬件结构。从系统设计入手，在顶层进行系统方框图的划分和结构设计，在方框图一级用VHDL对电路的行为进行描述，并进行仿真和纠错，然后在系统一级进行验证，最后再用逻辑综合优化工具生成具体的门级逻辑电路的网表，下载到具体的FPGA器件中去，从而实现可编程的专用集成电路（ASIC）的设计。波形发生器在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。1．EDA和Max+plusⅡ软件介绍1.1EDA技术的简介EDA（Electronicdesignautomation）即电子设计自动化，它是近几年来迅速发展起来的将计算机软件、硬件、微电子技术交叉运用的现代电子学科，是20世纪90年代从CAD、CAM、CAT和CAE的概念发展而来的。EDA技术就是以计算机为工作平台，以EDA软件工具为开发环境，以硬件描述语言为设计语言，以ASIC为实现载体的电子产品自动化设计过程。在EDA软件平台上，根据原理图或硬件描述语言HDL完成的设计文件，自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合及优化，布局布线、仿真、目标芯片的适配编译，逻辑映射和编程下载等工作。设计者的工作只限于软件的方式来完成对就的硬件功能的描述了，要EDA工具的帮助下，就应用相应的FPGA器件就可以得到最后3的设计结果。尽管目标系统是硬件，但整个设计和修改过程如同完成软件设计一样方便和高效。当然我们这说的是EDA是狭义的EDA，主要是指数字系统的自动化设计。1.2Max+plusⅡ软件介绍在这设计中是基于Max+plusⅡ为EDA的开发工具，用这两者作为我们的桥梁，满足开发的需求，在一切工作开始之前先了解下我们的工具FPGA芯片和Max+plusⅡ软件。Max+plusⅡ是美国Altera公司的一种EDA软件，用于开发CPLD和FPGA进行数字系统的设计。用图形输入方式和文本输入方式设计了一个模60计数器，介绍了数字系统设计的一般方法和过程，揭示了其在数字系统中的重要作用。Max+plusⅡ开发系统具有强大的处理能力和高度的灵活性。其主要优点:与结构无关、多平台、丰富的设计库、开放的界面、全集成化、支持多种硬件描述语言(HDL)等。Max+plusⅡ开发系统的特点：1、开放的界面Max+plusⅡ支持与Cadence，Exemplarlogic，MentorGraphics，Synplicty，Viewlogic和其它公司所提供的EDA工具接口。2、与结构无关Max+plusⅡ系统的核心Complier支持Altera公司的FLEX10K、FLEX8000、FLEX6000、MAX9000、MAX7000、MAX5000和Classic可编程逻辑器件，提供了世界上唯一真正与结构无关的可编程逻辑设计环境。3、完全集成化Max+plusⅡ的设计输入、处理与较验功能全部集成在统一的开发环境下，这样可以加快动态调试、缩短开发周期。4、丰富的设计库Max+plusⅡ提供丰富的库单元供设计者调用，其中包括74系列的全部器件和多种特殊的逻辑功能（Macro-Function）以及新型的参数化的兆功能（Mage-Function）。5、模块化工具4设计人员可以从各种设计输入、处理和较验选项中进行选择从而使设计环境用户化。6、硬件描述语言（HDL）Max+plusⅡ软件支持各种HDL设计输入选项，包括VHDL、VerilogHDL和Altera自己的硬件描述语言AHDL。7、Opencore特征Max+plusⅡ软件具有开放核的特点，允许设计人员添加自