VHDL数字系统设计实验教学研究

VHDL数字系统设计实验课程已建成立体化教学资源,自主开发了EDA实验平台,建成含课堂视频、实验指导视频、电子教案、网上信息发布、师生互动等的课程网站;还精心设计了实验内容,安排了由浅入深的基本模块电路设计、简单综合设计、接近工程实际的复杂设计3个层次实验;改革实验教学方法,提供全方位的实验教学指导;加强学生实验过程管理,开发并使用了现场电脑打分系统;完善有效的实验考核方案。结果表明:该一系列措施在实验教学体系建设方面取得了较好成绩,使实践课达到了教学直观和知识系统化的目的,学生普遍反映受益匪浅。

基于硬件描述语言(VHDL)的数字时钟设计

VHDL作为一种硬件描述语言,可用于数字电路与系统的描述、模拟和自动设计与仿真等,是当今电子设计自动化的核心技术.本文使用VHDL语言设计了一个数字时钟电路,给出了设计该数字系统的流程和方法.本设计方法具有硬件描述能力强,设计方法灵活,便于修改等优点,大大降低了数字系统设计的难度,提高了工作效率.

VHDL-C++翻译器设计与实现

VHDL(VHSIC(very high speed integrated circuit) hardware description language)是描述数字系统的硬件描述语言,C++是编写顺序语句程序的高级编程语言.VHDL编译型模拟器需要采用具有顺序特征的C++语句表征具有并发特征的VHDL电路设计.提出了一种面向对象的VHDL-C++翻译方法,充分利用了这两种语言的面向对象的特征,采用C++类来描述VHDL的实体、结构体及进程等元素,并通过一个C++模拟调度核心完成了用顺序语句描述并发电路的工作.通过此方法可将VHDL源描述转化为功能等价的C++代码,并在模拟调度核心的调度下,使用顺序语句模拟出数字系统并发功能,完成编译型模拟器的构造,实现VHDL的高速模拟.用这种翻译方法翻译出来的C++代码具有结构清晰、可扩充性强的特点,与模拟核心形成的编译型模拟器的模拟速度相比,解释型模拟器速度有较大提高.该方法已在模拟系统中得以成功应用.最后给出了部分试验结果,进一步说明了算法的效率和优点.

利用VHDL语言实现直接数字频率合成

介绍了DDS技术的组成原理及特点,利用VHDL语言在Altera公司的FLEX10K系列器件上实现了DDS系统,通过MAX+plusII和Matlab演示了仿真结果.

基于数据采集的VHDL带通滤波

针对纯硬件实现RC带通滤波具有很大的局限性,而HDL(硬件描述语言)具有高层次的自上而下的设计方法,为系统硬件设计提供了更大的灵活性,具有更高的通用性,能有效地缩短设计周期,减少生产成本[1]。文中简要介绍了一种VHDL实现通带为0.1s-0.4s的时域带通滤波器,该滤波器主要用于预处理数据位流,该数据位流是由同步数据传输延时补偿网络采集到的。为便于利用计算机进行1.5μs在线时序仿真,文中给出了通带为0.1μs-0.4μs的时域等效带通滤波时钟的VHDL设计实例,并利用时序矢量仿真波形初步分析了抖动容限[2],从而证实了该实例的正确与合理性。

一种新Turbo码交织器的VHDL设计

介绍了Turbo码和交织技术,分析了几种常用交织算法的特点。根据组合交织器的设计思路,提出了隔行写入螺旋式交织方案。利用硬件描述语言(VHDL)编程设计了这种交织器的电路,并给出了仿真结果。

基于VHDL语言的可置数十位计数器的设计

介绍了基于Lattice公司开发的ISPexpert软件,利用EDA技术对可置数十位计数器,应用VHDL语言进行电路设计的过程。

基于VHDL的数字逻辑电路设计

分析了硬件描述语言VHDL的特点、结构和描述;说明了基于VHDL进行数字逻辑电路设计的方法;结合实例介绍了VHDL在数字逻辑电路设计中的应用方法。

EMCCD时序发生器的VHDL设计

具有电子倍增功能的CCD图像传感器在微光探测与成像领域获得了极大的成功。分析了该TC285SPD EMCCD用于微光成像时的控制要求,并结合模拟前端信号处理器AD9845B的时序控制要求,采用VHDL语言进行编程,实现了对该EMCCD的驱动控制。详细介绍了EMCCD时序发生器的VHDL设计方法和实现过程,在QuartusII环境下给出了系统的仿真结果,并对结果进行了分析讨论。

基于VHDL语言实现FPGA设计

介绍采用 VHDL语言在现场可编程门阵列器件 ( FPGA)上实现通用芯片 82 5 5的设计 ,并简要介绍 82 5 5的结构 ,给出 VHDL语言设计程序。

主线实验教学法研究及其在VHDL程序设计课程中的应用

现有的不少实验课程中,练习实验普遍存在着零散、不系统的缺憾。为了让同学们在有限的课程实验中更好地得到系统地训练,主线实验教学法将一系列高度系统化的实验练习衔接起来,途径各个阶段性小实验,最后完成终极实验。整个实验流程具有很强的目的性和循序渐进性,各个子项之间环环相扣,承前启后。通过在本科课程VHDL程序设计中近两年来的教学测试,与原来的传统教学方法成效相比,采用主线实验的教学方法能够大大地提高同学们学习的主动性,层层递进的阶段实验使大家一直保持着学习的动力与激情,解决问题式的实验要求又能够培养创新意识。同时,终极实验的完成也带来很强的学习成就感。

阻塞斩波三相交交变频电源的FPGA控制实现

变频技术是重要的节能技术,所以针对低频或转速不恒定的节能设备,提出了基于FPGA数字控制的三相交交直接变频电源技术。用VHDL语言对主控芯片FPGA编写程序,其输出的高频SPWM信号经驱动电路后作为电源和负载间开关MOSFET的控制信号。MOSFET周期性地部分阻塞电源不能达到负载来改变输出电压的频率,同时在放行的时区斩波来改变输出电压的幅值。基于Matlab仿真平台,对系统进行了建模和仿真,仿真结果验证了该技术的正确性。最后给出了频率为7.14 Hz和2.63 Hz的实验波形,实验结果证明了该技术的可行性。

HDB_3编译码器的优化设计与实现

针对现有HDB3(三阶高密度双极性)编码器中存在编码复杂、输出延时长等缺陷,提出了一种基于分组编码、统一极性判断和位置极性判断的HDB3编码器快速设计方法,并相应提出了基于极性判别的快速译码设计方法,避免了译码过程中的取代节检测.在QuartusⅡ5.1下的仿真结果表明,提出的编译码方法具有消耗资源少、工作速度快的优点,与现有方法相比,编码和译码占用的逻辑单元数分别减少25%和40%,扇出数分别减少29.4%和50.9%.经实际测试,编译码器功能正确,可用于实际电路中.

基于3DES的跳频序列族构造方法的VLSI实现

基于3DES的迭代型分组密码产生的跳频序列具有好的安全性、随机性、均匀性及频率间隔特性等性能指标,利用VHDL语言有限状态机的设计方法,自顶而下进行系统的模块划分,通过状态机的逐层嵌套和模块的相互调用,完成了基于3DES的跳频序列族构造方法的VLSI实现.测试结果表明,使用ALTERAFLEX10K20开发的跳频加密芯片在1 5MHz～24MHz的时钟范围内,均能满足2000跳/秒的高速跳频要求,并且具有运算速度快、占用资源少、输入方式灵活等特点,开发出的芯片已应用于高速跳频通信系统中.

基于FPGA的音频芯片输出控制设计

研究使用VHDL对FPGA进行编程并控制wm8731音频解码芯片将数字音频信号转换为模拟音频信号输出。通过对wm8731芯片的数字音频信号输入时序和控制信号时序的研究,达到对wm8731芯片进行控制及模拟音频信号输出的控制。实验结果表明,本设计可以达到控制wm8731进行音频信号的数模转换的功能。

采用FPGA技术实现DDA插补算法的研究

在Xilinx ISE开发平台上,运用硬件描述语言VHDL设计了DDA直线插补程序与DDA圆弧插补程序,并使用ModelSIM6.1进行功能仿真,选用Xilinx公司Spartan-3E系列的器件进行下载配置,硬化实现了DDA插补算法。

基于FPGA的电脑横机控制器PC104总线接口设计

针对电脑横机编织需要可靠的数据交换,提出一种新型控制器,由工控机和FPGA主控板构成,通过PC104总线进行数据传输.主控板由SpartanTM-3系列FPGA、配置PROM、双向电平转换器等构成,介绍了用VHDL语言描述的FPGA内的PC104接口逻辑,给出了程序代码,经编译、综合、下载后,通过逻辑分析仪测量了总线数据读取时序,时序图表明该接口工作稳定.实际应用也证明,该接口体积小,性价比高,并可移植.

高精度中频双极性PWM信号发生器的FPGA实现

针对DSP芯片的PWM驱动信号精度与载波频率不能兼顾的矛盾,提出了一种基于FPGA器件的高精度中频双极性PWM信号发生器,该PWM信号发生器采用VHDL语言予以实现,具有集成度高、抗干扰能力强、中频范围内频率可调而不改变PWM精度的特点。仿真结果表明在中频范围内,该PWM信号发生器可以方便的改变PWM驱动信号频率,而其精度不会变化。在长脉冲激光驱动电路中实验中,该PWM信号发生器很好地解决了PWM精度与频率之间的矛盾,并具有较强的抗干扰能力。

基于FPGA的数控折边机温度采集系统

针对现场可编程门阵列(FPGA)的特点,提出了一种使用超高速集成电路硬件描述语言(VHDL)有限状态机来实现串行外围设备接口(SPI)多通道采集和通过FIFO缓存采集数据存储至外部ROM的方法,设计了基于ADS7863的智能温度采集系统。实验结果表明:采用该方案能有效快速地完成折边机的智能温度数据采集与存储,验证了其可行性。

CPLD在数字频率计设计中的应用

文章论述了基于单片机和CPLD的等精度数字频率计的设计方法,等精度的测量方法具有较高的测量精度和整个频率区域保持恒定测试精度的特点。该频率计利用单片机完成整个测量电路的数据处理、测试控制和显示输出,利用CPLD来实现频率、周期、脉宽和占空比的测量计数。本频率计包括硬件电路和软件编程两部分,硬件电路主要包括电源模块、输入信号整形模块、键控制模块、显示模块、单片机和CPLD模块。CPLD采用VHDL硬件描述语言,单片机采用C语言编程。