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伴随着集成电路(IC)技术的发展,电子设计自动化(EDA)逐渐成为重要的设计手段,已经广泛应用于模拟与数字电路系统等许多领域。EDA的一个重要特征就是使用硬件描述语言(HDL)来完成设计文件。诞生于1982年的VHDL语言是经IEEE确认的标准硬件描述语言,在电子设计领域得到了广泛的应用。采用VHDL的设计方法有着不依赖器件、移植容易、能加快设计的特点。并且,VHDL在现场就能进行修改,与FPGA器件相结合,能大大提高设计的灵活性与效率,缩短产品的开发周期,加快产品的上市时间。VHDL+FPGA的设计方法是数字系统设计的一个创新,也是未来的一种发展方向。
论文从各方面详细论述数字系统设计方法和VHDL语言的优点,介绍了现场可编程器件(FPGA)并以ALTERA公司的产品为例做了重点介绍,由此论述了VHDL+FPGA的设计方法在越来越复杂的数字集成系统设计中的优越性。论文使用VHDL+FPGA的方法设计一个数字式步进电机控制系统,同时介绍了MAX+PLUSⅡ软件、VHDL源设计代码的编写过程(包括系统的两大部分的介绍和各部分子模块的VHDL程序的编写和思路)、时序仿真波形的截取、FPGA外围硬件电路的搭建、FPGA下载系统的结构以及整个系统结构的实现原理等。在完成整个系统设计的介绍后,还对用VHDL语言进行数字系统设计过程中的心得(包括VHDL程序编写中要注意的问题和怎样实现同一种功能,如何编写VHDL程序才能设计出更好的电路等)作了介绍。最后,对进一步改进设计提出了一些新的思路,并对整个设计进行了总结。