EDA技术的发展大致经历了三个阶段:20世纪70年代的CAD(计算机辅助设计)阶段、20世纪80年代的CAE(计算机辅助工程)阶段、20世纪90年代后的EDA(电子设计自动化)阶段。以下主要介绍第三个阶段。
EDA技术即电子设计自动化技术,它是以可编程逻辑器件(PLD)为载体,以硬件描述语言(HDL)为主要的描述方式,以EDA软件为主要的开发软件的电子设计过程。它主要采用“自顶向下”的设计方法,设计流程主要包括:设计输入、综合、仿真、适配、下载。EDA技术主要有以下特征:
(1)高层综合的理论和方法取得进展,从而将EDA设计层次由RT级提高到了系统级,并推出了相应的系统级综合优化工具,大大缩短了复杂ASIC的设计周期。
(2)采用硬件描述语言来描述10万门以上的设计,并形成了VHDL和Verilog-HDL两种标准硬件描述语言。
(3)采用平面规划技术对逻辑综合和物理版图设计联合管理,做到在逻辑设计综合早期阶段就考虑到物理设计信息的影响。
(4)可测性综合设计。
(5)为带有嵌入式IP核的ASIC设计提供软、硬件协同设计工具。
(6)建立并行设计工具框架结构的集成化设计环境,以适应当今ASIC规模大而复杂、数字与模拟电路并存、硬件与软件设计并存、产品上市速度快等特点。
总而言之,EDA技术的出现,给电子信息产业带来了性的变革。
1。2 关于硬件描述语言论文网
VHDL或者Verilog是一种硬件描述语言,它可以对电子电路和系统的行为进行描述,基于这种描述,结合相关的软件工具,可以得到所期望的实际电路与系统。
使用VHDL或者Verilog语言描述的电路,可以进行综合和仿真。然而,值得注意的是,尽管所有VHDL或者Verilog代码都是可仿真的,但并不是所有代码都能综合。
VHDL或者Verilog被广泛使用的基本原因在于它是一种标准语言,是与工具和工艺无关的,从而可以方便地进行移植和重用。VHDL两个最直接的应用领域是可编程逻辑器件(PLD)和专用集成电路(ASIC),其中可编程逻辑器件包括复杂可编程逻辑器件(CPLD)和现场可编程门阵列(FPGA)。
关于VHDL最后要说明的是:与常规的顺序执行的计算机程序不同,VHDL从根本上讲是并发执行的。在VHDL或者Verilog中,只有在进程(PROCESS)、函数(FUNCTION)和过程(PROCEDURE)内部的语句才是顺序执行的。
1。3 EDA工具
目前有多种EDA工具支持采用VHDL或者Verilog进行电路综合、仿真以及实现。比较常见的是Altera公司的QuartusⅡ开发平台和Xilinx公司的ISE开发平台。这些平台中使用的综合工具和仿真工具通常由专业的EDA厂商提供。本次设计中所使用的平台正是QuartusⅡ12。0,它是Altera公司提供的一套集成了编译、布局布线和仿真工具在内的综合开发环境。它能完成从代码输入到编译到仿真再到物理实现的全部设计流程。
1。4 有关于本次课程设计
本次课程设计要求使用EDA工具,设计实现简易音乐演奏器,理解音名与频率的关系及数控分频原理,经过对整体进行模块化分析、编程、综合、仿真及最终下载,完整实现简易音乐器的播放功能。
我们知道,与利用单片机来实现乐曲演奏相比,以纯硬件完成乐曲演奏电路的逻辑要复杂得多,如果不借助于功能强大的EDA工具与硬件描述语言,仅凭传统的数字逻辑技术,即使最简单的演奏电路也难以实现。
在后面的章节中会详细介绍利用EDA技术实现简易音乐演奏器的过程。
2音乐合成器硬件设计
主控制器FPGA系统硬件框图设计如图2-1所示,主要为FPGA的最下系统图,主要包括了系统时钟电路、下载电路、电源电路设计等。