基于FPGA的8255内核vHDL设计与实现

"该资源是一篇关于基于FPGA的8255内核设计与实现的山东科技大学硕士学位论文，作者韩进，导师程勇。文章详细介绍了如何使用VHDL语言在Altera公司的FPGA（Flex 10K系列）上实现8255可编程接口芯片的功能。设计过程中，8255被划分为内核和外围逻辑两个主要模块，内核模块包括PORTA、PORTB、PORTC和Control模块，每个模块以RTL级描述。通过Max+PLUSII工具进行设计输入和波形仿真验证，最终在FPGA上实现了8255的功能。" 本文探讨的核心知识点包括： 1. **VHDL**：VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）是一种用于硬件描述的语言，它允许工程师用高级抽象级别的代码来描述数字系统，包括逻辑门、触发器、时序电路等，用于电路设计、仿真、综合和测试。 2. **FPGA**：Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列，是一种可以由用户根据需要自定义逻辑功能的半导体设备。FPGA内部包含可配置的逻辑块和互连资源，可以灵活地实现各种数字电路设计。 3. **8255芯片**：8255是Intel公司的一款并行接口芯片，常用于微处理器系统中扩展输入/输出端口。它提供了三个8位的数据端口（PORTA、PORTB、PORTC）以及控制端口，可以工作在多种模式下，提供数据传输和中断等功能。 4. **内核模块设计**：在8255的VHDL实现中，内核模块是核心部分，它包含了PORTA、PORTB、PORTC和Control四个子模块。Control模块负责生成必要的控制信号，如输出锁存、模式选择等。PORTA、PORTB、PORTC则分别对应8255的三个数据端口，通过模式选择，可以配置为输入或输出。 5. **外围逻辑**：外围逻辑模块是围绕内核模块构建的辅助电路，通常包括地址解码、时钟处理、中断处理等，它们与内核模块协同工作，完成8255的全部功能。 6. **进程（Process）**：在VHDL中，进程是一种并发执行的结构，用于描述电路的行为。例如，`PCUpdate`和`PCInternal`进程分别处理PORTC的更新和内部状态。在`PCUpdate`进程中，根据ModeA和ModeB的值，决定din数据如何更新输出；`PCInternal`进程则未详细描述，但可能是对PORTC内部状态的管理。 7. **RTL级描述**：RTL（Register Transfer Level）描述是VHDL中的一种抽象层次，它关注数据在寄存器之间的转移，是硬件设计的较低层次，接近于实际电路的描述。 8. **Max+PLUSII**：这是一款由Altera公司提供的EDA工具，用于FPGA的设计、仿真和编程。在文中，Max+PLUSII被用来进行VHDL设计的输入、综合以及波形仿真，确保设计的正确性。 9. **计算机可编程接口芯片**：这类芯片能够根据用户的指令动态改变其接口功能，提供灵活的I/O接口解决方案，是现代计算机系统中的重要组成部分。 通过这篇论文，读者可以了解到基于FPGA的8255接口芯片设计过程，以及VHDL在数字系统设计中的应用，对于理解和实现类似项目具有重要的参考价值。