VHDL语言在教学与研究中的应用
摘要
本文从现代信息社会的现状、需要及未来的发展趋势出发，对EDA（电
子设计自动化）这一目前流行的电子设计技术中的两大核心技术——CPLD
（复杂可编程逻辑器件）技术及VHDL（超高速硬件描述语言）语言进行
了深入而详尽的研究，结合科研和教学实例，研究了它的应用。概括起来，
本文主要进行了以下几方面的工作：
首先，本文对VHDL语言进行了深入的研究，为后面的实际应用打下
基础。
其次，本文以高压电流互感器的数字电路部分和数字钟为例，研究了
如何用VHDL语言进行综合设计。由于采用了可编程逻辑器件（PLD），从
而提高了可靠性、增强了保密性，充分体现出片上系统化带来的优越性。在
实际应用中该控制电路取得了较好的效果。
第三，本文面向21世纪教学改革的需要，研制了EDA-1型教学实验
板。该板配有实验所必需的芯片及必要的外围电路，能完成以PLD为核心
的各种数字电路实验。具有易学易用、直观形象、先进灵活等特点。
最后，本文论述了VHDL语言的发展状况及其特点。并以实际应用为
例，用其对高压电流互感器和数字钟进行了时序仿真，仿真结果与理论一致，
为进一步的芯片模拟奠定了坚实的基础。
In view of the current situation and demands of modern information society, this paper worked over CPLD and VHDL-The two core technologies of EDA that is an electronic design technology,and its application was researched with the example of teaching and study. Generally, the main works of this paper are as follows:
Firstly, this paper studied deeply in VHDL language ,it was the firm foundation for the future actual application.
Secondly, this paper took the examples of high-voltage current transform (HVCT) and digital clock. It studied how to use VHDL language into synthetic design.it adopt the programmable logic device(PLD) which had enhanced the secreted measure and improved the reliability.The temperature-measured system took out a better effect in the actual application.
Thirdly, this paper developed the experiment board for teaching of EDA-l type to face the requirement of teaching reformation in 21g century. The board integrated the implement of the necessary periphery circuits, which could complete all kinds of actual examples of digital circuit in core with PLD. It was easy to learn and to use. It also had the character of visualize and agility.
Lastly, this paper discussed the character of VHDL language and its developing situation. It had also used VHDL language to carry through the timing simulation about HVCT and digital clock. The simulation had the same result to the theory. It had established stability foundation to the future chip simulation.
子设计自动化）这一目前流行的电子设计技术中的两大核心技术——CPLD
（复杂可编程逻辑器件）技术及VHDL（超高速硬件描述语言）语言进行
了深入而详尽的研究，结合科研和教学实例，研究了它的应用。概括起来，
本文主要进行了以下几方面的工作：
首先，本文对VHDL语言进行了深入的研究，为后面的实际应用打下
基础。
其次，本文以高压电流互感器的数字电路部分和数字钟为例，研究了
如何用VHDL语言进行综合设计。由于采用了可编程逻辑器件（PLD），从
而提高了可靠性、增强了保密性，充分体现出片上系统化带来的优越性。在
实际应用中该控制电路取得了较好的效果。
第三，本文面向21世纪教学改革的需要，研制了EDA-1型教学实验
板。该板配有实验所必需的芯片及必要的外围电路，能完成以PLD为核心
的各种数字电路实验。具有易学易用、直观形象、先进灵活等特点。
最后，本文论述了VHDL语言的发展状况及其特点。并以实际应用为
例，用其对高压电流互感器和数字钟进行了时序仿真，仿真结果与理论一致，
为进一步的芯片模拟奠定了坚实的基础。
In view of the current situation and demands of modern information society, this paper worked over CPLD and VHDL-The two core technologies of EDA that is an electronic design technology,and its application was researched with the example of teaching and study. Generally, the main works of this paper are as follows:
Firstly, this paper studied deeply in VHDL language ,it was the firm foundation for the future actual application.
Secondly, this paper took the examples of high-voltage current transform (HVCT) and digital clock. It studied how to use VHDL language into synthetic design.it adopt the programmable logic device(PLD) which had enhanced the secreted measure and improved the reliability.The temperature-measured system took out a better effect in the actual application.
Thirdly, this paper developed the experiment board for teaching of EDA-l type to face the requirement of teaching reformation in 21g century. The board integrated the implement of the necessary periphery circuits, which could complete all kinds of actual examples of digital circuit in core with PLD. It was easy to learn and to use. It also had the character of visualize and agility.
Lastly, this paper discussed the character of VHDL language and its developing situation. It had also used VHDL language to carry through the timing simulation about HVCT and digital clock. The simulation had the same result to the theory. It had established stability foundation to the future chip simulation.
引文
1 R.David Coelho.The VHDL Handbook. Boston Vantage analysis. 1993:1～3
2 Kevin Skahill.VHDL for programming.cypress semiconductor. 1994:5～11
3 Altera. max+plus2 Handbook. Altera company. 1994:14～20
4 高得远，马婉良．Xilinx现场可编程门阵列及其应用．西北工业大学出版社．1996：1～2
5 沈耀辉．从电子CAD到现代EDA．电子应用技术．1997，3：4～6
6 汪惠，王志华．电子电路的计算机辅助分析与设计方法．清华大学出版社．1996：1～2
7 孟泽．FPGA／CPLD支持多彩应用．世界电子元器件．1997，2：2～3
8 乔长阁．VHDL简明教程．清华大学出版社．1997：2～3
9 秦志宾．FPGA／PLD应用逐渐扩大．世界电子元器件．1997，2：4～8
10 候伯亨，顾新．VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计．西安电子科技大学出版社．1997：1～11
11 Stephen Brown. FPGA Architecural Research:A Survey. IEEE Design & Test of Computers. 1996,winter:9～15
12 L.Douglas Perry. Lattice Encyclopedia Book. Lattice Semiconductor Corporation. 1995:5～12
13 双木．EDA行业再次动荡不安．电子产品世界．1997，2：23～35
14 周祖成．EDA(电子设计自动化)的进展——设计综合工具的开发方兴未艾．电子技术应用．1997,9：61～63
15 周祖成．EDA(电子设计自动化)的进展——深亚微米设计对互连线模型的要求．电子技术应用，1997，11：63～64
16 王清华．我国半导体器件工业产量一瞥．世界电子元器件，1997，6：15～16
17 IEEE Standard VHDL Language Reference Manual. IEEE Std. 1993:1076
18 H.Chrales Small. Family tree sorts out high density:PLDs. EDN.1991,9(16):75～78
19 Stephen Brown,Jonathan Rose.FPAGA and CPLD Architecture:A Tutorial.IEEE DESIGN & TEST OF COMPUTER. 1996,Summer:42～57
20 孙涵芳．可编程逻辑器件．北京航空航天大学出版社．1993：87～88
21 朱世鸿．PLD实用设计技术．电子工业出版社．1994：24～25
22 Jim Lipman. High-Density FPGA Synthesis. EDN. 1995,7(20):31～42
23 Christopher Jones. Knowing your CPLD Maximizes its Resources. EDN.1995,1(5):117～124
24 Krishan Rangrsayee.Complex PLDs Let You Produce Eficent Architeture Designs. EDN. 1996,6(20): 109～116
25 王毅平，张振荣．VHDL编程与仿真．人民邮电出版社．2000，4：57～78
26 John Gallant. Designing For Speed With High-Performance PLDs.EDN.1995,7(20):20～26
27 刘金水．ispLSI系列在线可编程CPLD技术及其应用．今日电子．1995，1(1)：109～114
28 Doug Conner. In-System Programmable Logic Simplifies Prototyping To Production. EDN. 1996,9(26):37～46
29 许俊，陈栾峰，许茹．用在线系统可编程逻辑器件设计快速频率合成器．电子技术应用．1998，1：58～60
30 章开和．用高密度可编程逻辑器件设计条码阅读器(上)．电子技术应用．1995，7(7)：30～33
31 章开和．用高密度可编程逻辑器件设计条码阅读器(中)．电子技术应用，1995，8(8)：28-29
32 章开和．用高密度可编程逻辑器件设计条码阅读器(下)．电子技术应用．1995，9(9)：35～37
33 章开和，赵元平．用pLSI高密度可编程逻辑器件进行逻辑设计．电子技术应用．1994,11(11)：39～44
34 赵元平．新颖的在系统可编程逻辑器件(中)．电子技术应用．1995，7：45～46
35 赵元平．新颖的在系统可编程逻辑器件(下)．电子技术应用．1995，7：41～42
36 Sandi Habinc, Peter Sinander. Using VHDL for Board Level Simulation. IEEE DESIGN & TEST OF COMPUTER. 1996, fall: 66～77
37 尹雪飞，陈克安．集成电路速查手册大全．西安电子科技大学出版社．1997，10：40
38 赵元平．新颖的在系统可编程逻辑器件(上)．电子技术应用．1995，7：50～51
39 周祖成．EDA(电子设计自动化)的进展——引言和回顾．电子技术应用．1997，7：52～54
40 周祖成．EDA(电子设计自动化)的进展——展望EDA工具发展的态势．电子技术应用．1997，7：61～63
41 周祖成．EDA(电子设计自动化)的进展——设计综合工具方兴未艾．电子技术应用．1997，8：61～62
42 L.Douglas Perry. VHDL.McGRAW-HILL. 1994,10:80～106
43 John Gallant. High-Density PLDs. EDN. 1995,3(16):32～39
44 L.Douglas Perry. VHDL.McGRAW-HILL. 1994,10:179～194
45 王毅平，张振荣．VHDL编程与仿真．人民邮电出版社．2000，7：162～167
46 王毅平，张振荣．VHDL编程与仿真．人民邮电出版社．2000，7：155～161
47 J.Dougalas Smith,VeriBest. VHDL and Verilog Fundamentals-Design Entities,Data Types,and Data Objects. EDN. 1997,fall:163～168
48 刘明业，张东晓，许庆平．VHDL高级综合系统设计中某些关键问题的技术决策．计算机学报．1997，6：501～509
49 宋万杰，罗丰，吴顺君．CPLD技术及其应用．西安电子科技大学出版社．1999，9：251
50 阎石．数字电子技术基础．清华大学电子学教研组．1981：219～221
51 张东晓，刘明业．VHDL语言高级综合子集的确立及其实现方法．计算机学报．1997，3：198～205
52 J.Dougalas Smith,VeriBest. To create successful designs,know your HDL simulation and synthesis issues. EDN. 1997, 11:135～143
53 方龙森，赵元平．Lattice高密度可编程逻辑器件开发工具简介．今日电子．1995，6：103～106
54 章开和，赵元平．多个ISP器件的菊花链编程结构．今日电子．1995，8：105～108
55 章开和，赵元平．高密度可编程逻辑器件在高速锁相环中的应用．今日电子．1995，5(5)：119～122
56 Clive Maxfield. Field-Programmable Devices. EDN. 1996, 8(10):201～206
57 李华等．MCS-51系列单片机实用接口技术．北京航空航天大学出版社．1996：271～273
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38 赵元平．新颖的在系统可编程逻辑器件(上)．电子技术应用．1995，7：50～51
39 周祖成．EDA(电子设计自动化)的进展——引言和回顾．电子技术应用．1997，7：52～54
40 周祖成．EDA(电子设计自动化)的进展——展望EDA工具发展的态势．电子技术应用．1997，7：61～63
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46 王毅平，张振荣．VHDL编程与仿真．人民邮电出版社．2000，7：155～161
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54 章开和，赵元平．多个ISP器件的菊花链编程结构．今日电子．1995，8：105～108
55 章开和，赵元平．高密度可编程逻辑器件在高速锁相环中的应用．今日电子．1995，5(5)：119～122
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57 李华等．MCS-51系列单片机实用接口技术．北京航空航天大学出版社．1996：271～273
58 阎石．数字电子技术基础．清华大学电子学教研组．1981：219～221