VHDL硬件描述语言(2.1)
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VHDL语言介绍VHDL(VHSIC Hardware Description Language)是一种硬件描述语言,用于描述数字电路的结构和行为。
它是一种高级编程语言,用于描述数字系统中的硬件功能。
VHDL是一种被广泛应用于数字系统设计的硬件描述语言,它可以用于描述数字系统的结构和功能,并且允许进行仿真、综合和验证。
VHDL最初是由美国国防部(DoD)为了应对不同供应商生产的不同硬件之间互通性的问题而开发的。
它提供了一种用于描述数字电路的方法,可以在不同供应商的工具之间进行交换。
VHDL已成为一种行业标准,在数字系统设计领域被广泛应用。
VHDL的语法类似于Ada编程语言,它使用关键字、运算符和数据类型来描述数字系统中的硬件元素。
VHDL中的关键概念包括实体(entity)、架构(architecture)和过程(process)。
实体描述了数字系统的接口和功能,架构描述了数字系统的内部结构和行为,而过程描述了数字系统中的操作和控制。
VHDL主要有两种用途,一是用于模拟和验证数字系统的功能,二是用于综合数字系统的设计,生成实际的硬件电路。
在模拟和验证阶段,设计师可以使用VHDL描述数字系统的功能,并通过仿真工具对其进行验证。
在综合阶段,设计师可以使用VHDL描述数字系统的结构,并通过综合工具生成对应的硬件电路。
VHDL的优点在于其强大的表达能力和灵活性。
设计师可以使用VHDL描述各种复杂的数字系统,包括处理器、通信接口、存储器等。
VHDL还提供了丰富的数据类型和运算符,使设计师可以轻松地描述数字系统中的各种操作。
除了描述数字系统的结构和行为,VHDL还提供了丰富的标准库和模块化编程的方法。
设计师可以使用标准库中提供的各种功能模块来加速开发过程,并且可以将自己设计的模块封装成库以便重复使用。
VHDL还支持面向对象的设计方法,设计师可以使用面向对象的技术来组织和管理复杂的数字系统。
通过使用面向对象的方法,设计师可以将数字系统分解成多个模块,每个模块都有自己的接口和功能,并且可以通过继承和复用来简化设计过程。
专业课程设计报告题目:利用VHDL实现(2,1,2)卷积码编码姓名:专业:通信工程班级学号:同组人:指导教师:南昌航空大学信息工程学院20 17 年6 月27 日专业课程设计任务书2016-2017学年第 2 学期第 17 周- 19 周摘要在现代数字通信中,为降低数据传输的误码率,提高通信质量及其可靠性,常在通信中采用纠错编码技术。
其中卷积码就是一种具有较强纠错能力的纠错码。
由于Vitebrbi译码算法比较容易实现,卷积码得到了广泛应用。
本课题简明地介绍了用EDA技术实现卷积码编码器的实现。
卷积码纠错性能常常优于分组码,是一种性能优越的信道编码。
由于码字之间的相关性,其编码器要利用移位寄存器来存储状态。
随着纠错编码理论研究的不断深入,卷积码的实际应用越来越广泛。
卷积码作为通信系统中重要的编码方式,以其良好的编码性能,合理的译码方式,被广泛应用。
本文在阐述卷积码编码器基本工作原理的基础上,给出了(2,1,2)卷积编码器的VHDL设计,在QuartusⅡ环境下进行了波形功能仿真,并下载到EP1C6T144C8N芯片上进行验证,最终实现输入四位序列,编码输出八位通过指示灯显示。
关键词:卷积码QuartusⅡEP1C6T144C8N目录:摘要 (4)目录: (5)第一章系统设计要求 (6)1.1系统设计要求 (6)第二章系统组成与工作原理 (6)2.1系统组成 (6)2.2编码器设计原理 (6)2.2.1结构图法描述编码器 (7)2.2.2(2,1,2)卷积码的状态转移图 (8)第三章编码器设计方案与对比选择 (9)第四章 VHDL语言实现及仿真调试 (10)4.1编码器电路设计 (10)4.2VHDL描述编码器 (11)4.2调试 (12)第五章 FPGA编程下载 (15)第六章实验心得 (16)参考文献 (17)第一章系统设计要求1.1系统设计要求1.设计一个(2,1,2)卷积码编码器。
2.在FPGA上用VHDL硬件描述语言实现上述编码器和译码器。
《VHDL硬件描述语言》课程教学大纲课程代码:ABJD0414课程中文名称: VHDL硬件描述语言课程英文名称:Very-High-Speed Integrated Circuit HardwareDescription Language课程性质:必修课程学分数:2学分课程学时数:32学时授课对象:自动化专业本课程的前导课程:电路,模拟电子,C语言程序设计一、课程简介本课程是电类专业的专业基础课,要求学生通过本课程的学习和实验,初步掌握常用EDA工具的使用方法、FPGA的开发技术以及VHDL语言的编程方法。
能比较熟练地使用QuartusII等常用EDA软件对FPGA和CPLD作一些简单电路系统的设计,同时能较好地使用VHDL语言设计简单的逻辑电路和逻辑系统,学会行为仿真、时序仿真和硬件测试技术,为现代EDA工程技术的进一步学习,ASIC器件设计以及超大规模集成电路设计奠定基础。
作为一门专业基础课,除了为现代电子线路课程,软件无线电课程奠定理论和实践方面的基础外,还是其他一些课程的先修课,如微电子导论、现代ASIC设计、硬件描述语言仿真/综合器设计、大规模集成电路设计等。
二、教学基本内容和要求(一)概论介绍现代EDA技术,VHDL概况,介绍自顶向下的系统设计方法以及FPGA和CPLD的基本技术,要求对现代EDA技术及实现工具的使用方法和发展情况有一初步了解。
重点与难点:EDA技术的设计工具(二)EDA设计流程及工具首先介绍基于EDA软件的FPGA/CPLD开发流程和ASIC设计流程,然后分别介绍与这些设计流程中各环节密切相关的EDA工具软件,最后简述QuartusII的基本情况和IP。
重点与难点:EDA仿真设计流程。
(三)FPGA/CPLD结构与应用主要介绍几类常用的大规模可编程逻辑器件的结构和工作原理。
对CPLD的乘积项原理和FPGA的查找表原理分别进行剖析。
最后介绍相关的编程下载和测试技术。
重点与难点:FPGA/CPLD的工作作原理及编程技术。
VHDL语言简介VHDL(VHSIC Hardware Description Language)即可高速集成电路硬件描述语言,是一种用于描述数字系统和电路的硬件描述语言。
它在1981年由美国国防部的高速集成电路联合委员会(VHSIC)开发,用于设计大规模集成电路。
VHDL是一种面向对象的语言,可以用于描述各种数字系统,从简单的逻辑门到复杂的处理器。
它提供了丰富的语法和语义,使得设计人员可以准确地描述他们的电路和系统。
VHDL的优势VHDL作为一种硬件描述语言,在数字系统设计中具有许多优势。
1.可重用性:VHDL允许设计人员创建可重用的模块和子系统,这些模块和子系统可以在不同的项目中重复使用,提高了设计效率和可维护性。
2.仿真和验证:VHDL具有强大的仿真和验证能力,可以在设计之前对系统进行全面的仿真和验证。
这有助于检测和纠正潜在的问题,并确保系统在硬件实现之前达到预期的功能。
3.抽象级别:VHDL允许设计人员在不同的抽象级别上描述系统,从高级的行为级别到底层的结构级别。
这使得设计人员可以根据需要在不同的级别上工作,并且可以更容易地进行系统级别的优化。
4.灵活性和可扩展性:VHDL支持灵活的设计方法和工作流程,并允许设计人员在设计过程中进行迭代和修改。
它还可以与其他常用的设计工具和方法集成,以满足特定的需求。
VHDL语言的基本结构VHDL语言由模块、实体、架构以及信号和过程等基本元素组成。
模块(Module)模块是VHDL中描述数字系统的最基本单位。
一个模块可以包含多个实体和架构,并通过连接信号进行通信。
每个模块都有一个顶层实体和一个或多个架构。
实体(Entity)实体是描述模块的接口和行为的抽象。
它定义了输入输出端口,以及模块对外部环境的接口。
一个实体可以有一个或多个架构。
架构(Architecture)架构描述模块的具体行为和内部结构。
它定义了模块的内部信号和过程,以及对外部信号和过程的接口。