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V H D L语言与数字系统的设计应用科技蒋敏1王寒寒：(1．郑州交通职业学院，河南郑州450062；2．胜利油田兴泰石油化工有限公司，山东东营257000)膀要]基于强大的E D A教术的支持，以vH D L为主要设计手段，充分开发利用C PLD芯片丰富而灵活的逻辑资源，成为当前数字系统设计的主要发展方向。
介绍了VHDL㈣A．MAX+PLUS21I开发软件的使用。
麒键词]V H D L；数字系统；仿真数字系统的逻辑设计，多年前早已开展了研究，但目前尚未达到广泛使用的地步。
许多人为了正确地描述系统的结构和性能，对数字系统的描述作了许多探讨，并获得了各式各样的语言。
V H D L是一种超高速集成电路硬件描述语言，它提供了—个标准的，从逻辑门级到数字系统级的各抽象级描述硬件的标准文本，提供了精确的语法和语义，为集成电路及系统设计提供了形式化、层次化和规范化的描述，不仅能有效地用于C A D进行模拟，而目可作为—种精确的自然语言用于设计者之间的设计交流，它允许设计者在语言的基本作用范畴之外表示信息，尽管最初的工具在某些级《伊J如开关级)不能提供模拟。
由于没有限制设计者必须拥有特殊的硬件技术或设计方法，该语言在工业E有着广泛的用途，它被喻为“硬件描述语言中的‘FO R T RA N”’，其性能是其它硬件描述语言无法媲美的。
1V H D L的由来V H D L是一项诞生于美国国防部所支持的研究计划，目的是为了把电子电路的设计意义以文字或文件的方式保存下来，以便其他人能轻易地了解电路的意义。
1985年完成第一版的硬件描述语言，两年后(1987)成为I EE E 标准，即IEE El076标准。
1988年，美国国防部规定所有官方的A—SIC设计邰必须以V H D L为设计描述语言，所以V H D L就渐渐成为工业界的标准。
之后于1993年增修为众所周知的I EE El l64标准，1996年，I E EE又将电路合成的标准程序与规格加入至V H D L硬件描i蕉i狺中，成为IEEEl0763标准。
Digital Integrated Circuit Analysis and DesignDigital Integrated Circuit Analysis and Design是电子工程领域的一个重要分支，它涉及到的内容非常广泛，包括数字信号处理、通信系统、控制系统等多个方面。
本文将介绍数字集成电路分析与设计的基本概念、方法和应用。
一、数字集成电路概述数字集成电路是一种数字电路，它是由大量的逻辑门组成的电路。
数字电路是应用最广泛的电路之一，因为所有的电子设备都需要数字电路来进行控制和操作，数字计算机和通信设备也是数字集成电路的重要应用领域。
数字集成电路的性能取决于它所使用的逻辑门类型，例如：与、或、非、与非、异或等逻辑门。
数字集成电路可以分为2种类型：组合逻辑和时序逻辑。
组合逻辑电路的输出只依赖于它的输入，在时钟信号的作用下不断的产生输出信号。
时序逻辑则是在时钟信号的作用下，根据输入和上一次输出得到新的一次输出，控制着电路的运行。
数字集成电路中最基本的单元是逻辑门，逻辑门包括与门、或门、异或门、非门等。
“与”门的输出只有在所有输入都为1时才为1，否则输出为0；“或”门的输出只要有一个输入为1，输出即为1；异或门的输出只有在输入不同时为1，否则输出为0。
逻辑门可以通过多种方式实现，如传输门、数电子门阵列、基本CMOS结构等。
二、数字集成电路设计数字集成电路设计是数字电路设计的重要分支，它涉及到实现某种特定的数字功能的电路设计和制造。
数字集成电路的设计可以分为两个阶段：逻辑设计和物理设计。
逻辑设计是数字电路的初始设计阶段，主要任务是根据输入和输出的功能要求来设计电路的逻辑结构。
逻辑设计的主要工具是数字逻辑设计语言，例如VHDL和Verilog，这些语言提供了描述数字电路的高层次语言。
逻辑设计的下一个阶段是物理设计，即将逻辑电路的设计映射到物理结构上。
物理设计面临的主要挑战是将逻辑设计转化为可制造的布局和电路图，以及优化电路结构、减少功率消耗、保证电路可靠性等方面。
数字系统设计（VHDL）课程教学改革与实践摘要：数字系统设计（vhdl）是本科院校电类专业学生的一门专业课，其发展日新月异，如何更好的培养学生的实践能力，使教学内容能够紧跟技术发展前沿已经成为当前教学的重要研究课题，为此文章提出了突出实践能力的综合考核方式，以及实验内容与电子设计大赛相结合的教学改革方法。
关键词：数字系统设计；电子设计大赛；实践能力；教学改革1 研究背景《数字系统设计（vhdl）》是一种软硬件合一的数字电子设计技术，它的设计语言采用硬件描述语言，以eda软件为工作平台，以专用集成电路为实现载体，来设计复杂的电路系统，代表了现代电子设计方法的主流趋势[1]。
因此该课程具有较高的理论性和实践性，而且更加注重实践。
独立学院的方针是培养应用型人才，而且从全国近几年大学生电子设计大赛的题目来看，利用eda技术完成的竞赛题目所占比例逐年提高，题目更加灵活多变，要求也越来越高，这些变化反应出目前业界对当代工科电类专业大学生技能掌握的需求方向。
基于以上两点，针对数字系统设计课程的实践教学环节进行改革与创新，切实提高学生应用eda技术设计电路的能力，是独立学院电信类专业课程建设的一项重要任务，具有极高的应用价值。
但在当前“数字系统设计（vhdl）”课程的教学环节仍存在着若干弊端[2]，需要引起重视并想办法加以解决。
本文对该课程的理论与实践教学方法、考试方法提出三点建议，以期改进教学方法，提高教学效果，使该课程在培养学生的创新实践能力中起到应有的作用。
2 教学中存在的问题2.1 课程内容缺乏前沿性、连贯性，重点不突出许多现有的教材内容上更新速度慢，缺乏前沿性，不能全面展示数字系统设计技术的新成果和发展趋势；编写上缺乏完整的课程观，章节结构不合理，重点不突出，理论叙述多而配套的实验和习题少。
导致学生没有明确课程目标，对课程内容感到枯燥、乏味，学习积极性不高。
2.2 教学方法单调，教与学结合不紧传统教学方法以教师讲授为主，学生在封闭的课堂环境下获取数字系统设计知识，方式单调，互动有限，缺少及时动手实践的机会。
VHDL在数字集成电路设计中的应用
摘要：随着现代社会的不断发展，数字电子技术得到了飞速的发展，传统的数字电路设计方面已经不能满足现代化的数字集成系统的设计需求和要求，因此需要在硬件的基础上进行电子设计。
在这个过程当中，VHDL可以说是一个现代化的数字集成电路设计语言的先驱，成为了现代电子产品设计电路的重要组成部分之一，因此需要做出全面的分析，不断的应用在数字集成电路的设计当中。
本文首先对VHDL进行了概述；其次对于VHDL在数字集成电路当中的实际应用做出了分析和研究。
关键词：VHDL；数字集成电路；应用
在现代社会的发展过程当中，数字化的发展得到了相当迅速的应用，在数字集成电路当中得到了广泛的应用。
在现代化的信息高速公路、多媒体电脑以及数字电视等多个方面都需要应用到数字集成电路。
在数字集成电路的应用过程当中，需要根据实际情况来进行更新换代。
在现代产品的功能当中，需要进行不断的增加，对产品的外观和尺寸需要不断的缩小，从而最大限度的缩短设计的周期和时间，从而提高产品本身的生命周期。
在此基础上，需要进行现场可编程逻辑器件的应用，主要以计算机来做为开发工具，采取系统的
开发方案来进行设计和实行，最终实现数字化的发展。
1 VHDL概述
VHDL，可以对数字系统的结构、行为以及功能和接口等多种属性做出描述，其中所具备的语言形式和描述风格都和句法是类似的，属于一种计算机高级语言。
在VHDL的程序特点当中，主要是将一项工程来进行分为外部和内部进行分析。
在对一个设计实体进行外部界面定义之后，就可以直接调用该实体进行编程操作。
在这个过程当中，需要将设计实体分为内部和外部进行分析，成为了VHDL系统设计的基本点。
在这个过程当中，还具备以下几个方面的特点和特性：首先，和其硬件描述的语言相比较而言，VHDL对于行为的描述更为贴切，成为了系统设计领域当中的最佳硬件描述语言。
其次VHDL具备丰富的仿真语言和库函数，可以对大规模的集成电路设计早期存在的系统功能可行性进行检查，对于设计实现功能仿真、时序仿真，从而在设计的初期就可以对整个工程的可行性做出决策，在缩短了决策设计周期的同时，还可以最大限度的减少研发成本。
另外，VHDL
语句当中对于行为能力的描述和程序结构的重组都具有相
当大的支撑，并且还可以实现对已经设计好的功能进行再次利用。
进行充分的利用其它模块和软核，从而将各方面的模块资源进行利用，最终实现事半功倍的效果和目标。
同时，在VHDL的设计完成过程当中，需要利用一定的软件工具来
实现逻辑的综合和优化，在这个过程当中，需要将VHDL自
动的转换成为门级网表的形式。
在此种设计方式下，可以最大限度的打破传统设计当中存在的瓶颈现象，在减少了电路设计时间的同时，还可以降低开发的成本，实现设计周期的减少和缩短。
最后，在VHDL中，对于设计的描述是具备相
对的独立性的，在设计者当中，在不懂硬件结构的情况下，也可以不必关心最终设计的目标器件，也就是说VHDL的硬
件描述和具体的工艺结构和平台设计是没有关系的。
在VHDL基本程序的结构当中，属于一个相对完整的VHDL设计，其中主要是分为以下几个方面来共同构成的，
其中分别是库程序包、实体、结构体以及配置等，在每一个部分当中，都占据着重要的作用，其中只存在着一个实体和一个与之对应的结构体，如图1所示。
2 VHDL在数字集成电路设计当中的应用
VHDL在数字集成电路的设计当中，需要进行全面的分
析和了解，在本文当中主要分为以下几个方面拉进行了分析：1）基本界面的设计和应用。
在VHDL系统当中，属于一种系统语言，在实际的应用过程当中，需要在数字编码的基础上进行集成电路的设计，其中，在VHDL的设计当中，需
要进行几个部分的设计，其中电子集成电路当中进行应用的时候，在数字集成电路的数据分析集合体的应用当中，需要最大限度的保障电路设计结构的数据结构状态，在对于实体
端口的设计当中，需要根据程序包的方式来进行实现。
在结构优化的过程当中，需要根据实际的系统设计方式来进行优化设计，并且在结构体当中，需要根据实体所接收到的电路设计信息，将信息进行转化为具体的电路操作，最后就需要进行电子集成电路结构的选择和数字电路设计的结构集合，最终保证数字集成电路的基本结构可以设计完成。
2）多平台的融合。
VHDL系统当中，在兼容性和?`活性
方面是相当巨大的，因此在进行设计的过程当中，可以充分发挥其特点，实现数字集成电路的多平台融合应用。
在数字集成电路的设计当中，具备了多样性，可以保证电子数字平台的应用系统保持传输和惯性延迟传播，从而完善了数据多平台的数据传输结构；同时，在VHDL系统当中，可以实现
同步电流传输、异步电路传输的现象，实现智能化的外接系统，最后达到系统多平台资源的综合应用，实现数字集成电路设计结构的融合应用。
3）集成化运行。
VHDL系统在现代数字集成电路当中的设计应用，需要在传统数字电路设计当中所存在的分散化管理进行集成化的处理和管理，保证其在实际的运用过程当中，可以对电路结构起到一个全面的保障作用。
在进行项目运行速度的测试方面，需要将其和内部结构进行合作测试，从而可以对程序当中的数据存储功能进行发挥。
在灵魂多样性的系统结构方面电路设计是相当灵活的，可以实现高速的运转，
从而降低电路设计的成本运算。
4）编程设计融合VHDL。
在数字集成电路设计当中，需要最大限度的对集成电路的设计进行编程设计得综合分析，其中需要实现项目的输入、编辑、校验以及编程，在现代数字集成电路设计的过程当中，实现新型电路的结构程序设计。
在VHDL的系统结构设计当中，需要实现语言编码的方式来
进行项目运行进度的实现，利用内部结构的运作结合，保证其中的时序功能和数据存储功能可以应用到外部语言程序
的系统程序化管理当中，最终可以对数字化集成电路设计项目的程序实现结构编程化的管理。
5）模块工具的集中化。
VHDL，在电路设计系统的过程
当中，属于一种融合性和系统性相对较高的系统，在语言运行编码方面的独立性是相对较高的，因此在模块工具系统的设计方面具有相对较高的综合性，最大限度的实现集成电路设计得模块化管理。
在这个过程当中，需要在层次性模块的方式进行系统规划。
因此利用VHDL可以利用预先存储的数
据来实现对应用需求的分析获取，从中利用数据信息来实现数字电路资源的需求分析，最终应用在电路结构设计当中，达到提升综合能力的效果和目标。
6）进制计算融合。
VHDL在数字集成电路当中的应用，需要在现代化的数字计算程序当中进行实现和应用，其中对于VHDL语言的运行需要依托与计算程序的运行，其中包括
十进制的计算程序和常用的二进制计算程序。
但是都需要进行VHDL语言编程的基础，来实现数字化集成电路系统设计的整体运行，外部硬件系统与内部电路集成设计系统之间建立数据运行的合理对接，从而到达VHDL在数字集成电路设计中运用、发挥实际的设计规划作用。
3 结语
综上所述，在VHDL语言的应用过程当中，需要实现数字电路的设计过程，可以说是一个以软件为核心，和器件相配置结合的过程，在这个过程当中，和具体的硬件是没有关系的，在实际的应用过程当中，具备了很强的电路系统和建模能力，可以从多个层次当中来实现对数字系统的设计，设计数字电路方面变得更加灵活，其设计周期也可以最大限度的减少，最终达到提升设计效率的目标。
参考文献
[1]张秀娟，倪丽娜，程勇.基于自适应数字频率计系统设计的研究[J].煤炭科学技术，2004，（8）：49-52.
[2]单长虹，刘小平，孟宪元.基于VHDL语言的快速查表电路[J].半导体技术，2002，（11）：42-46.
[3]刘锡锋，朱刘宁.基于VHDL实现的自动售货机芯片设计[J].电子设计工程，2014，（24）：27-29.。
