基于FPGA的8255内核VHDL设计与实现详解

本篇论文主要探讨了如何利用VHDL语言在FPGA平台上实现8255可编程接口芯片的高级设计，以山东科技大学硕士研究生韩进的研究为例。该研究聚焦于基于Altera公司的FPGA产品FlexIO K系列，特别是Max+PLUS II开发环境。作者设计了一个TOP模块作为8255内核的顶层控制结构，它由四个核心模块组成：BUFFERFLAG、PORTA、PORTB和PORTC，以及一个CONTROL模块。 首先，作者强调了VHDL结构化描述的重要性，这种风格使得在设计过程中能够模块化地处理复杂问题，使得顶层模块（TOP）的设计相对简单，只需要通过元件声明和例化来调用底层模块。PORTA、PORTB、PORTC和CONTROL模块分别对应芯片的不同功能，如数据输入输出、控制信号处理等。 在设计流程中，作者遵循以下步骤： 1. 定义并声明CONTROL模块为元件，用于处理控制逻辑。 2. 对PORTA、PORTB和PORTC进行同样的元件定义，分别对应并行输入输出操作。 3. 通过例化这些模块，将它们整合到TOP模块中，形成完整的硬件描述。 整个设计过程中，使用RTL（Register Transfer Language）级描述来实现底层模块的逻辑，这是一种专注于处理寄存器和数据传输的语言，能够精确地描述硬件功能。Max+PLUS II的图形输入法则被用来生成整个设计的硬件描述文件，便于后续的验证和仿真。 论文的关键技术点包括VHDL语言的运用、大规模可编程逻辑器件（PLD和FPGA）的优势，如高集成度、小型化和低功耗，以及用户可编程能力，这使得计算机系统可以根据需求灵活重构功能。此外，波形仿真和芯片下载测试确保了设计的正确性和功能完整性。 最后，论文还涉及到了几个关键术语，如数字系统设计、VHDL、FPGA、Max+PLUS II、计算机可编程接口芯片以及模块和进程的概念，这些都是设计和实现此类硬件的核心概念和技术手段。 这篇论文展示了在现代电子设计中，如何通过VHDL和FPGA技术实现计算机可编程接口芯片的高效设计与实现，具有很高的实用价值和理论意义。