1 课题理论基础 EDA 技术
1.1 EDA 简介
EDA 技术就是以计算机为工具,设计者在 EDA 软件平台上,用硬件描述语言
HDL 完成设计文件,然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优
化、布局、布线和仿真,直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下
载等工作。EDA 技术主要包括 VHDL 语言、FPGA(现场可编程门阵列)、以及 Quartus
II 集成开发环境
【1】
。
1.2 VHDL 语言
VHDL 主要用于描述数字系统的结构,行为,功能和接口。除了含有许多具
有硬件特征的语句外,VHDL 的语言形式和描述风格与句法是十分类似于一般的
计算机高级语言。VHDL 的程序结构特点是将一项工程设计,或称设计实体(可
以是一个元件,一个电路模块或一个系统)分成外部(或称可视部分,及端口)
和内部(或称不可视部分),既涉及实体的内部功能和算法完成部分。在对一个
设计实体定义了外部界面后,一旦其内部开发完成后,其他的设计就可以直接调
用这个实体。这种将设计实体分成内外部分的概念是 VHDL 系统设计的基本点。
1.2.1 VHDL 语言特点
(1) VHDL 语言功能强大,设计方式多样
VHDL 语言具有强大的语言结构,只需采用简单明确的 VHDL 语言程序就可以
描述十分复杂的硬件电路。同时,它还具有多层次的电路设计描述功能。此外,
VHDL 语言能够同时支持同步电路、异步电路和随机电路的设计实现,这是其他
硬件描述语言所不能比拟的。VHDL 语言设计方法灵活多样,既支持自顶向下的
设计方式,也支持自底向上的设计方法;既支持模块化设计方法,也支持层次化
设计方法。
(2) VHDL 语言具有强大的硬件描述能力
VHDL 语言具有多层次的电路设计描述功能,既可描述系统级电路,也可以
描述门级电路;描述方式既可以采用行为描述、寄存器传输描述或者结构描述,
也可以采用三者的混合描述方式。同时,VHDL 语言也支持惯性延迟和传输延迟,
这样可以准确地建立硬件电路的模型。VHDL 语言的强大描述能力还体现在它具
有丰富的数据类型。VHDL 语言既支持标准定义的数据类型,也支持用户定义的