CPLD报告.docx

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CPLD报告

CPLD与电子CAD报告

班号：

序号：

学号:

姓名：

同组同学姓名：

三峡大学电气与新能源学院

第一章VHDL中的进程、信号、变量

第二章并行语句、顺序语句

第三章循环语句、双向口

第四章数字钟综合设计

第五章Protel原理图、PCB图

第六章课程学习总结

第一章VHDL中的进程、信号、变量

CPLD与FPGA器件的区别：

可编程逻辑器件（ProgrammableLogicDevice）中，目前来看应用最广泛的是CPLD、FPGA、EPLD等。

复杂可编程逻辑器件CPLD（ComplexProgrammab1eLogicDevice）、现场可编程门阵列FPGA（FieldProgrammableGateArray）和可擦除可编程逻辑器件EPLD（ErasableProgrammableLogicDevice），它们都具有体系结构和逻辑单元灵活、集成度高以及适用范围宽等特点。

CPLD与FPGA相比容量小一些、速度慢一点，CPLD掉电后信息不丢失，FPGA掉电后信息全部丢失。

文件命名要求：

MAX+PLUSII是MultipleArrayMatrixandProgrammableLogicUserSystemII的英文缩写，中文全称是复阵列矩阵及可编程逻辑用户系统。

MAX+PLUSII不支持中文文件夹，所以我们要用英文字母或1、2、3等作为文件夹的名字。

VHDL基本结构

库声明：

实现库的调用，具体调用的是程序包中的内容

Library库名;

use库名.程序包名.项目名;

实体：

描述电路的外部特性，即电路的输入与输出

⏹描述此设计功能输入输出端口（Port）

⏹在层次化设计时，Port为模块之间的接口

⏹在芯片级，则代表具体芯片的管脚

Entityeqcomp4is

port（a,b:

instd_logic_vector（3downto0）;

equal:

outstd_logic

）;

endeqcomp4;

结构：

描述电路内部实现的功能；

描述实体的行为

结构体有三种描述方式

⏹行为描述（behavioral）

⏹数据流描述（dataflow）

⏹结构化描述（structural

VHDL允许一个实体对应多种结构。

VHDL中的进程、信号、变量

进程语句:

进程语句由顺序语句组成，但其本身却是并行语句。

进程语句分带敏感信号参数表格式和不带敏感信号参数表格式两种。

带敏感信号参数表的PROCESS语句格式为：

[进程标号:

]PROCESS[（敏感信号参数表）][IS]

[进程声明部分]

BEGIN

顺序语句；

ENDPROCESS[进程标号]；

不带敏感信号参数表的PROCESS语句格式为：

[进程标号:

]PROCESS[IS]

[进程声明部分]

BEGIN

WAIT语句；

顺序语句；

ENDPROCESS[进程标号]；

信号

●作为一种数值容器，不仅可容纳当前值，也可保存历史值。

●信号类似于连接线，可以作为设计实体中各并行语句模块间的信息交流通道。

●在结构体声明后才能使用。

●信号的数据传入不是即时的，即目标信号需要一定延迟时间，才能接收到源信号的数据。

●在进程中只能将信号列入敏感表，而不能将变量列入

●信号声明格式

SIGNAL信号名：

数据类型约束条件：

=表达式

●信号赋值格式

目标信号名<=表达式

信号举例：

LIBRARYieee;

USEieee.std_logic_1164.all;

ENTITYsimp_25_26IS

PORT（a,b,c,d:

INStd_LOgic;

g:

OUTStd_Logic）;

ENDsimp_25_26;

ARCHITECTURElogicOFsimp_25_26ISSIGNALe,f:

std_logic;

BEGIN

e<=aorb;f<=not（cord）;g<=eandf;

ENDlogic;

变量

●局部量

●只用于进程、函数和子程序

●不能将信息带出对它定义的当前设计单元

●变量赋值立即有效，不存在任何延时。

●变量声明格式

VARIABLE变量名：

数据类型约束条件:

=表达式

●变量赋值格式

目标变量名:

=表达式

信号与变量的区别：

信号

变量

基本用法

用于作为电路中的信号连线

用于作为进程中局部数据存储单元

适用范围

在整个结构体内的任何地方都能适用　

在进程、过程、函数中使用

行为特性

信号的数据传入不是立即的

立即赋值，其值可立即使用

赋值符号

<=

:

=

第二章并行语句、顺序语句

并行语句

并行语句在VHDL与传统的计算机编程语言的区别中，是最具有特色的语句结构。

在VHDL中，并行语句有多种语句结构，各种并行语句在结构体的执行是同步的，或者说是并行运行的，其执行方式与语句书写的循序无关。

在执行中，并行语句之间可以有信息往来，也可以互相独立。

并行语句主要有并行信号赋值语句·进程语句·块语句·条件信号赋值语句·元件例化语句·生成语句和并行过程调用语句7种。

这些语句在一个结构体中不必同时存在，每一个语句模块都可以独立进行，并可以用信号来交换信息。

如此题例子，就是一个选择信号赋值语句，其格式为：

WITH选择表达式SELECT

赋值目标信号<=表达式WHEN选择值，

表达式WHEN选择值，

……

表达式WHEN选择值，

【表达式WHENOTHERS】；

顺序语句：

每一条顺序语句的执行顺序是与它们的书写顺序是一样的

顺序语句只能出现在进程，函数和过程中

顺序语句包括：

赋值语句，流程控制语句，等待语句，子程序调用语句，返回语句，空操作语句

进程语句举例：

第三章循环语句、双向口

循序语句：

循序语句与并行语句都是VHDL的基本描述语句。

在数字逻辑电路系统的设计中，这些语句从多侧面完整描述了系统硬件结构和基本逻辑功能。

循序语句只能出现在进程（PROCESS），过程（PROCEDURE）和函数（FUNCTION）中，其特点与传统的计算机编程预言类似，按程序书写的循序自上而下，一条一条地执行。

利用循序语句可以描述数字逻辑电路和时序逻辑电路。

VHDL的循序语句有赋值语句，流程控制语句，WAIT语句，断言语句，空操作语句和子程序调用语句共6条。

双向口：

在VHDL中，双向口，指的也就是一个三态门电路。

三态门电路是一种重要的总线接口电路。

三态，指的是它的输出既可能是一般二值逻辑电路的正常的状态，也可以保持特有的高阻抗状态。

处于高阻态时，其输出相当于断开状态，没有任何逻辑控制功能。

Loop语句：

Loop是循环语句，它可以使一组顺序语句重复使用，执行的次数由设定的循环参数确定，loop语句有三种格式，每种格式都可以用“标号”来给定语句定位，但也可以不使用，因此，用方括号将“标号”括起来，表示任意项。

其三种格式：

FOR_LOOP语句：

[标号:

]For循环变量IN范围LOOP

顺序语句组；

ENDLoop[标号]；

WHILE_LOOP语句：

[标号:

]WHILE循环控制条件LOOP

循环语句；

ENDLOOP[标号];

单个LOOP语句：

[标号:

]loop

顺序语句；

ENDLOOP[标号];

第四章数字钟综合设计

数字时钟设计的基本任务：

•基本功能

Ø以数字形式显示时、分、秒的时间；

Ø小时计数器为同步24进制；

Ø要求手动校时、校分。

•扩展功能

Ø仿广播电台正点报时；

Ø自动报整点时数。

Ø任意时刻闹钟；

Ø小时显示（12/24）切换电路

Ø驱动8个二极管作为背景灯

Ø秒表

闹钟的实现原理图：

实现100进制的秒表计数器的波形图：

实现60进制的分钟计数器的波形图：

实现24进制的小时计数器的波形图：

数字时钟的接线图：

最后将编写的程序下载到硬件中进行验证，其中的管脚分配如下：

信号输入端:

Clr8en9tf10ts12dtf13dts17kg18sel19

信号输出端：

mg30313233ms36373839fg41426567

fs68697072sg73787980ss81828386speaker99

时钟输入信号：

Clk54clk56clk124

在装置上模拟时，各按键的功能为：

按键1启动时钟

按键2暂停时钟

按键3调分钟

按键4调时钟

按键5定时调分

按键6定时调时

按键7闹钟开启

按键8实现秒表，调闹钟，显示时钟之间的转换

经过检验，模拟时能实现如下功能：

1.能够整点报时，报时一声

2.能够实现秒表功能

3.能够定时，设置闹钟，报时五声

第五章Protel原理图、PCB图

电路设计的最终目的是为了设计出电子产品，而电子产品的物理结构是通过印刷电路板来实现的。

Protel199为设计者提供了一个完整的电路板设计环境，使电路设计更加方便有效。

应用Protel199设计印刷电路板过程如下：

（1）启动印刷电路板设计服务器

（2）规划电路板

（3）设置参数

（4）装入元件封装库

（5）装入网络表

（6）元器件布局

（7）自动布线

（8）进行比较

第六章课程学习总结

经过每周三小时共八周的CPLD及电子CAD的学习，掌握了一种新的编程语言VHDL，并学会了使用Max+plus这款软件的基本使用，完成了数字钟综合设计。

在编程的过程中，学会运用根据实验电路结构图NO5，查找结构图信号与芯片引脚对照编号，实现编程下载。

学习的主要内容大致可概括有：

信号与变量的差别，并行处理的优点、数字钟综合设计，包括电路的工作原理、程序、仿真波形，还有就是应用Protel199设计印刷电路板。

其中程序的编译和调试占有很大的比重。

我们知道学习新的知识不可能一帆风顺的，在这次的学习过程中也遇到了很多的问题，感谢老师的耐心的指导，才能使问题得到解决。

现总结如下：

1.在编程过程中，文件名要与程序中的实体名保持一致，这样才能编译成功。

在初学阶段，经常会遗忘这一点，出现不必要的错误。

2.在选择程序进行编译的时候，一定要将程序置于文件当前项，这样才能编译成功，避免进入不必要的误区

3.编辑图形文件时，输入图形要删除原来建立的图形文件，这样才能正确的输入，若不这样，就会出现错误，无法完成

4.若输入的图形与文件编出的不相符，则需要更新后再输入，可选择部分更新图形选项，这样才能做的很好

并且熟练地掌握了编程下载的方法，如下：

1.指定器件assign/device选择ACEX1K和EP1K30TC144-1

2.编译生效max+plus/compiler

3.分配管脚max+plus/floorplaneditor

4.编译生效max+plus/compiler

5.打开装置的电源开关，调到模式5

6.下载max+plus/programmer

7.载入下载文件JPEG/Multi-DeviceJPEGChainSetup

8.删除无用的文件，选中后点delete

9.浏览文件后缀为.SOF,点add添加

10.点configure下载

在学习的过程中，同组的两个同学互相合作，共同的完成了实验，让我知道了合作的重要性，同时也为以后的学习各种程序语言打下了坚实的基础，提供一种学习方法。

也认识到了现代数字电路的设计相对于传统设计而言的优势，EDA技术依靠功能强大的电子计算机，在EDA工具软件平台上，对以硬件描述预言HDL为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动的完成逻辑编译，化简，分割，综合，优化，仿真，直到下载到可编程逻辑器件CPLD或专门集成电路芯片上，实现既定的电子设计功能。

由EDA技术设计，使得电路设计者的工作量大大减少，提高了工作效率，缩短了设计周期，节约了设计成本。

这门课程的学习无疑开拓了我们的视野，提高了自己的能力，也加强了我们的专业知识，相信在不久的将来，我们将运用所学的知识为社会创造价值，做出自己的贡献。