基于FPGA的计算机接口芯片设计：VHDL与Max+PlusII实现

"该资源是山东科技大学的一篇硕士学位论文，主题是基于FPGA的计算机可编程外围接口芯片8255的设计与实现。作者韩进在导师程勇的指导下，利用Altera公司的FPGA（Flex10K系列）和VHDL语言，在Max+PLUSII开发环境中完成了8255的功能设计。论文详细介绍了设计流程，包括设计输入、项目编辑等步骤，并通过模块化设计方法，将系统划分为内核和外围逻辑两大模块，实现了8255的并行接口功能。" 这篇资源主要涵盖了以下几个知识点： 1. **FPGA与CPLD**：FPGA（Field-Programmable Gate Array）和CPLD（Complex Programmable Logic Device）是两种常见的可编程逻辑器件。它们允许设计者根据需求配置逻辑功能，广泛应用于数字系统设计中。FPGA比CPLD更适合于需要高度并行处理和大量可编程逻辑门的复杂设计。 2. **VHDL**：VHDL（VHSIC Hardware Description Language）是一种硬件描述语言，用于描述数字系统的结构和行为。在本设计中，VHDL被用来描述8255的功能，特别是使用了其结构描述风格进行模块划分。 3. **8255接口芯片**：8255是经典的微处理器接口芯片，提供三个8位并行端口，可以作为数据输入/输出端口。在FPGA实现中，它被设计为可编程的外围接口，增强了灵活性和可扩展性。 4. **层次化设计**：在设计输入阶段，采用了层次化设计方法，将设计分为顶层和底层。顶层通常用图形输入法描述模块间的连接，底层则用VHDL文本输入法描述逻辑功能，这种方式便于管理和调试复杂设计。 5. **项目编辑与编译**：Max+PLUSII是一个集成的编译器，能从网表提取到生成编程文件，包括时序模拟和适配。在编译过程中，如果出现错误，编译器会停止并给出错误信息。 6. **模块化设计**：系统被划分为内核模块（包括PORTA、PORTB、PORTC和control模块）和外围逻辑模块。每个底层模块用RTL级描述，这是硬件描述语言中的基本抽象级别，描述了数据在寄存器之间的转移。 7. **波形仿真与测试**：设计完成后，通过波形仿真验证设计的正确性，然后下载到FPGA芯片进行实际测试，确保8255的功能得以实现。 这篇论文展示了如何利用现代EDA工具和技术，结合FPGA的优势，实现传统接口芯片的功能，并提供了设计和验证的一个实例。这种方法对于学习FPGA设计、接口芯片实现以及VHDL编程都有很高的参考价值。