毕业设计（论文）外文参考文献译文本

原文出处Electronic Design Automation

设计（论文）题目：基于FPGA的信号发生器设计

姓    名          

学    号          

院    系   电气与电子工程学院    

专    业   电子信息科学与技术    

指导教师          

Electronic Design Automation

EDA (Electronic Design Automation) technology is a new technology of the modern field of electrical engineering, which provides computer-based information technology and the methods of circuit design. EDA technology development and application of greatly promoted the development of the electronics industry. With the development of EDA technology, hardware design of electronic circuits can rely on almost all computers to accomplish, thus greatly shortening the cycle of hardware electronic circuit design, enabling manufacturers to quickly develop a variety of small quantities of products to meet the market demand. EDA technology, the basic idea is the help of computers, the EDA software platform to complete electronic circuit design, simulation and PCB design of the entire process. For more complex circuits, if necessary, can be used to implement programmable logic devices. EDA technology not only on the Electronic Course and analysis of simulation experiments to address the variety of laboratory components, specifications and quantity restrictions are not sufficient to avoid damage to the students in the lab components and devices to stimulate interest in learning, to develop their analysis, electronic product design and development ability, but also e-workers to design, develop a powerful tool for electronic products. Thinking of EDA technology education and industry promotion is a technology hot spot in today's world, EDA technology is indispensable in the modern electronics industry to a technology. EDA technology has a broad meaning, but also a progressive development of the field has a strong vitality. Today's EDA technology has reached a "system on a chip" (SOC, System On Chip) stage. Developers can use the powerful EDA design software, the use of IP (Intellectual Property) IP core, coupled with his innovative thinking, and build their own custom chips, which have their own IP rights to design specific integrated circuit (ASIC, Application Specific IC .) EDA technology in the popularity of teaching, practical applications based on programmable device technology, which includes four basic conditions: 

① large-scale programmable devices, it is the use of EDA techniques carrier electronic system design; 

② hardware description language It is the use of EDA technologies for electronic system design, the main means of expression; 

③ software development tools, it is the use of EDA technologies for intelligent electronic system design automation design tools.

④ experimental development system, which is the use of EDA technology for electronic systems Download tools and hardware design verification tools. 

Programmable Logic Control (CPLD / FPGA)

In our design, we was selected CPLD / FPGA, as compared with the traditional MCU has many advantages, mainly in the following areas: 

① advanced programming very easy. CPLD / FPGA products, part of the daisy chain in-system programming mode. This advanced method of programming has become the world's development trend of various types of programmable devices. Because it obviates the expensive and inconvenient operation dedicated programmer, just need to download a very simple programming circuit and a PC, printer communication cable on the line. It is not programmed pressure, the TTL level line can be programmed at any time, and the so-called multi-chip daisy chain serial programming. Its programming up to 1 million times, such as Lattice's isles and AMD's MACH family. In addition, programming can easily achieve infrared, ultrasonic or radio programming programmer, or through the telephone line remote online programming. These features are in communication devices and military special purpose devices. 

② high speed. CPLD / FPGA clock delay of up to ns level, combined with the parallel work, in the ultra high-speed real-time monitoring and control applications and has a very broad application prospects. If you use the FLEX10K50 ALTERA development network image through USB interface, real-time encryption / decryption ASIC system, carried out in FLEX10K50 up to 56-bit parallel binary arithmetic, each encryption / decryption cycle of only a few μs, and the MCU takes nearly 1 minute . Another example is in the mold manufacturing EDM processing, motor control, the effective operation of the processing parts from only a few μs, which is required for the control of sensitive and high-speed circuit feeding service, not a short circuit or arcing is less than the breakdown . Obviously, this work, MCU is difficult to directly participate. If direct feeding by ispLSI1032 service control, feeding on the closed-loop motor speed service, the use of sampling ispLSI direct control of the AD1674, 8-bit accuracy using a maximum speed of 8μs / each, in order to achieve a good closed-loop speed control of synchronous and . 

③ high reliability. In high reliability applications, MCU's shortcomings as a CPLD / FPGA application left a lot of useless. Although the function of this group developed the device is achieved through the EDA software. But the physical mechanism like a 74LS1 as purely a hardware circuit is very reliable. Through the rational design of most applications, no need to consider the complex reset and initialization. Design using a simple statement just idle initial entry into the same, we can effectively prevent any possible "death" phenomenon. Because it is working in parallel, it can be used as either input pin interrupt monitoring is similar to pin MCU, and the reaction rate is only satisfied wonderful class. CPLD / FPGA, high reliability is also reflected in almost the entire system can be downloaded on the same chip, thus greatly reducing the volume, easy to manage and shielding. 

④ powerful, applications are broad. Currently, CPLD / FPGA to select a large range, according to different applications use different capacity chips, such as Lattice's ispLSI and AMD's MACH, the smallest chip for the 1000 equivalent logic gates, the largest of several one hundred thousand . ALTERA and XILINX gate introduced millions of CPLD / FPGA can achieve almost any form of digital circuits or digital systems design. With the wide application of such devices and the cost dropped significantly, and the market rate increase, CPLD / FPGA in the system rate is almost equal to the direct application of ASIC development. 

⑤ easy to use, develop convenient. The design of SCM experts in application system is very simple. However, for beginners, such as the CPU's work, many of the usage of special registers, interrupt concepts, etc., really is not an easy task. In contrast, CPLD / FPGA application does not require too much preparation to learn the knowledge, as long as a little bit of design of digital circuits and computer software basics, you can in the short term to handle basic design and development skills. And in turn, to learn to use SCM, it appeared hundreds of times more. This is undoubtedly high for us to provide a shortcut to learning, standing on the shoulders of giants, of course faster to be successful. It can be predicted, the study of EDA technology boom and the CPLD / FPGA application boom never inferior to boom over the past 10 years, single chip. 

⑥ short development cycle. EDA software features as the corresponding sound and powerful, convenient and real-time simulation capabilities, and intuitive image of the development process, and the hardware factors involved very little, it can be very complicated in a very short time the system design, which is the product to market quickly the most valuable features. Some EDA experts predict, the future of large-scale systems of CPLD / FPGA design is just all kinds of logic and then apply the IP core (CORE) of the assembly, the design cycle, only hour. TI company that eighty percent of an ASIC IP core features available such as ready-made logic synthesis.

1.Development of language VHDL 

VHDL (Very High Speed ​​Integrated Circuit Hardware Description Language) is a very high speed integrated circuit hardware description language, it can describe the function of the hardware circuitry, signal connectivity and the time between languages. It can be more effective than the circuit diagram to express the characteristics of the hardware circuit. Using the VHDL language, you can proceed to the general requirements of the system, since the detailed content will be designed to come down to earth, and finally to complete the overall design of the system hardware. IEEE VHDL language has been the industry standard as a design to facilitate reuse and sharing the results. At present, it can not be applied analog circuit design, but has been put into research. VHDL program structure, including: entity (Entity), structure (Architecture), configure (Configuration), Package Collection (Package) and the Library (Library). Among them, the entity is the basic unit of a VHDL program, by entity and the structure of two parts: the physical design system that is used to describe the external interface signal; structure used to describe the behavior of the system, the system processes or system data structure form. Configuration select the required language from the library system design unit to form different versions of different specifications, so that the function is designed to change the system. Collection of records of the design module package to share the data types, constants, subroutines and so on. Database used to store the compiled entities, the body structure, including the collection and configuration: one is the development of engineering software user, the other is the manufacturer's database. 

VHDL, the main features are: 

① powerful, high flexibility: VHDL language is a powerful language structure, clear and concise code can be used to design complex control logic. VHDL language also supports hierarchical design, support design databases and build reusable components. Currently, VHDL language has become a design, simulation, synthesis of standard hardware description language. 

② Device independence: VHDL language allows designers to generate a design do not need to first select a specific device. For the same design description, you can use a variety of different device structures to achieve its function. So the design description stage, able to focus on design ideas. When the design, simulation, after the adoption of a specific device specified integrated, adapter can be. 

③ Portability: VHDL language is a standard language, so the use of VHDL design can be carried out by different EDA tool support. Transplanted from one to another simulation tools simulation tools, synthesis tools from a port to another integrated tool, from a working platform into another working platform. EDA tools used in a technical skills, in other tools can also be used. 

④ top-down design methods: the traditional design approach is bottom-up design or flat design. Bottom-up design methodology is to start the bottom of the module design, the gradual formation of the functional modules of complex circuits. Advantage of this design is obvious because it is a hierarchical circuit design, the general circuit sub-module are in accordance with the structure or function of division, so the circuit level clear, clear structure, easy people to develop, while the design archive file is easy, easy communication. Bottom-up design is also very obvious shortcomings, the overall design concept is often not leaving because the cost of months of low-level design in vain. Flat design is a module containing only the circuit, the circuit design is straightforward and, with no division structure and function, it is not hierarchical circuit design. Advantages of small circuit design can save time and effort, but with the increasing complexity of the circuit, this design highlights the shortcomings of the abnormal changes. Top-down design approach is to design top-level circuit description (top model), and then the top-level simulation using EDA software, if the top-level design of the simulation results meet the requirements, you can continue to lower the top-level module by the division level and simulation, design of such a level will eventually complete the entire circuit. Top-down design method compared with the first two are obvious advantages. 

⑤ rich data types: as a hardware description language VHDL data types are very rich language, in addition to VHDL language itself dozens of predefined data types, in the VHDL language programming also can be user-defined data types. Std_logic data types in particular the use of VHDL language can make the most realistic complex signals in analog circuits. 

⑥ modeling convenience: the VHDL language can be integrated in the statement and the statement are available for simulation, behavior description ability, therefore particularly suitable for signal modeling language VHDL. The current VHDL synthesizer to complex arithmetic comprehensive descriptions (such as: Quartus Ⅱ 2.0 and above versions of std_logic_vector type of data can add, subtract, multiply, divide), so the circuit modeling for complex simulation of VHDL language, whether or comprehensive description of the language are very appropriate. 

⑦ rich runtime and packages: The current package supports VHDL, very rich, mostly in the form of libraries stored in a specific directory, the user can at any time. Such as the IEEE library collection std_logic_11, std_logic_arith, std_logic_unsigned other package. In the CPLD / FPGA synthesis, EDA software vendors can also use the various libraries and provide package. VHDL language and the user using a variety of results can be stored in a library, in the design of the follow-up can continue to use. 

⑧ VHDL language is a modeling hardware description language, so with ordinary computer languages ​​are very different, common computer language is the CPU clock according to the beat, after an instruction to perform the next instruction, so instruction is a sequential, that is the order of execution, and execution of each instruction takes a specific time. VHDL language to describe the results with the corresponding hardware circuit, which follows the characteristics of hardware, there is no order of execution of the statement is executed concurrently; and statements that do not like ordinary software, take some time each instruction, just follow their own hardware delay.

2. Development Environment MAX + PLUSⅡ/ QUARTERⅡ 

Altera Corporation is the world's three major CPLD / FPGA manufacturers of the devices it can achieve the highest performance and integration, not only because of the use of advanced technology and new logic structure, but also because it provides a modern design tools MAX + PLUSⅡprogrammable logic development software, the software is launched the third generation of Altera PLD development system. Nothing to do with the structure provides a design environment for Altera CPLD designers to easily design entry, quick processing, and device programming. MAX + PLUSⅡprovides a comprehensive logic design capabilities, including circuit diagrams, text and waveform design entry and compilation, logic synthesis, simulation and timing analysis, and device programming, and many other features. Especially in the schematic so, MAX + PLUSⅡis considered the most easy to use, the most friendly man-machine interface PLD development software. MAX + PLUSⅡcan develop anything other than the addition APEX20K CPLD / FPGA. 

 MAX + PLUSⅡdevelopment system has many outstanding features: 

① open interface. 

② design and construction related: MAX + PLUSⅡsupport Altera's Classic, ACEX 1K, MAX 3000, MAX 5000, MAX 7000, MAX 9000, FLEX 6000, FLEX 8000 and FLEX 10K series of programmable logic devices, gate count is 600 ~ 250 000 doors, offers the industry really has nothing to do with the structure of programmable logic design environment. MAX + PLUSⅡcompiler also provides a powerful logic synthesis and optimization to reduce the burden on the user's design. 

③ can be run on multiple platforms: MAX + PLUSⅡsoftware PC-based WindowsNT 4.0, Windows 98, Win dows 2000 operating systems, but also in Sun SPARCstations, HP 9000 Series 700/800, IBM RISC System/6000 such as run on workstations. 

④ fully integrated: MAX + PLUSⅡsoftware design input, processing, calibration functions are fully integrated within the programmable logic development tools, which can be debugged more quickly and shorten the development cycle. 

⑤ modular tools: designers can input from a variety of design, editing, calibration and programming tools to choose the device to form a user-style development environment, when necessary, to retain on the basis of the original features to add new features. The MAX + PLUSⅡSeries supports a variety of devices, designers need to learn new development tools for the development of new device structures. 

⑥ mail-description language (HDL): MAX + PLUSⅡsoftware supports a variety of HDL design entry, including the standard VHDL, Verilog HDL and Altera's own developed hardware description language AHDL. 

⑦ MegaCore Function: MegaCore are pre-validated for the realization of complex system-level functions provided by the HDL netlist file. It ACEX 1K, MAX 7000, MAX 9000, FLEX 6000, FLEX 8000 and FLEX 10K devices provide the most optimal design. Users can purchase them from the Altera MegaCore, using them can reduce the design task, designers can make more time and energy to improve the design and final product up. 

⑧ OpenCore Features: MAX + PLUSⅡsoftware with open characteristics of the kernel, OpenCore come to buy products for designers design their own assessment. 

At the same time, MAX + PLUSⅡthere are many other design entry methods, including: 

① graphic design input: MAX + PLUSⅡgraphic design input than other software easier to use features, because the MAX + PLUSⅡprovides a rich library unit for the designer calls, especially in the MAX2LIB in the provision of the mf library includes almost all 74 series of devices, in the prim library provides all of the separate digital circuit devices. So long as a digital circuit knowledge, almost no learning can take advantage of excess MAX + PLUSⅡfor CPLD / FPGA design. MAX + PLUSⅡalso includes a variety of special logic macros (Macro-Function) and the parameters of the trillion of new features (Mega-Function) module. Full use of these modules are designed to greatly reduce the workload of designers to shorten design cycles and multiply. 

② Enter the text editor: MAX + PLUSⅡtext input language and compiler system supports AHDL, VHDL language, VERILOG language of the three input methods. 

③ wave input: If you know the input, output waveform, the waveform input can also be used. 

④ hybrid approach: MAX + PLUSⅡdesign and development environment for graphical design entry, text editing input, waveform editing input hybrid editing. To do: in graphics editing, wave form editing module by editing the text include "module name. Inc" or the use of Function (... ..) Return (....) Way call. Similarly, the text editing module input form can also be called when the graphics editor, AHDL compiler results can be used in the VHDL language, VHDL compiler of the results can also be entered in the AHDL language or graphic to use. This flexible input methods, to design the user has brought great convenience. 

Altera's QuartusⅡis a comprehensive PLD development software to support the schematic, VHDL, Verilog HDL, and AHDL (Altera Hardware Description Language) and other design input forms, embedded devices, and integrated its own simulator, you can complete the design input to complete the hardware configuration of the PLD design process. 

QuartusⅡin the XP, Linux and Unix on the use, in addition to using the Tcl script to complete the design process, to provide a complete graphical user interface design. With running speed, unified interface, feature set, easy to use and so on. 

Altera's QuartusⅡsupport IP core, including the LPM / MegaFunction macro function module library, allowing users to take full advantage of sophisticated modules, simplifying the design complexity and speed up the design speed. Good for third-party EDA tool support also allows the user to the various stages in the design process using the familiar third-party EDA tools. 

In addition, QuartusⅡand DSP Builder tools and by Matlab / Simulink combination, you can easily achieve a variety of DSP applications; support Altera's programmable system chip (SOPC) development, set system-level design, embedded software development, programmable logic design in one, is a comprehensive development platform. 

MAX+PLUSⅡgeneration as Altera's PLD design software, due to its excellent ease of use has been widely used. Altera has now stopped MAX+PLUSⅡupdate support, QuartusⅡnot only support the device type as compared to the rich and the graphical interface changes. Altera QuartusⅡincluded in many such SignalTapⅡ, Chip Editor and RTL Viewer design aids, integrated SOPC and HardCopy design process, and inherit MAX+PLUSⅡfriendly graphical interface and easy to use. 

MAX+PLUSⅡgeneration as Altera's PLD design software, due to its excellent ease of use has been widely used. Altera has now stopped MAX+PLUSⅡupdate support, QuartusⅡnot only support the device type as compared to the rich and the graphical interface changes. Altera QuartusⅡincluded in many such SignalTapⅡ, Chip Editor and RTL Viewer design aids, integrated SOPC and HardCopy design process, and inherit MAX+PLUSⅡ friendly graphical interface and easy to use. 

Altera QuartusⅡ as a programmable logic design environment, due to its strong design capabilities and intuitive interface, more and more digital systems designers welcome. 

Altera's QuartusⅡis the fourth generation of programmable logic PLD software development platform. The platform supports a working group under the design requirements, including support for Internet-based collaborative design. Quartus platform and Cadence, ExemplarLogic, MentorGraphics, Synopsys and Synplicity EDA vendors and other development tools are compatible. LogicLock improve the software module design features, added FastFit compiler options, and promote the network editing performance, and improved debugging capabilities. MAX7000/MAX3000 devices and other items to support the product. 

(中文翻译)

电子设计自动化

EDA(电子设计自动化)技术是现代电子工程领域的一项新技术,它提供了计算机信息技术和电路设计方法。EDA技术的发展和应用,极大地促进了电子行业的发展。EDA技术的发展,硬件设计的电子电路可以依赖几乎所有电脑完成,从而大大缩短周期的硬件电子电路设计,让制造商快速开发各种少量的产品,以满足市场需求。EDA技术,基本观点是电脑的帮助下,EDA软件平台来完成电子电路设计、仿真和PCB设计的整个过程。对于更复杂的电路,如有必要,可用于实现可编程逻辑器件。EDA技术不仅在电子课程和分析仿真实验来解决各种各样的实验室组件,规格和数量是不够的,以避免伤害到学生在实验室组件和设备来刺激学习兴趣,开发他们的分析、电子产品的设计和开发能力,但也e工人设计,开发一个强大的工具,电子产品。思想教育和行业的EDA技术推广是一个技术热点在当今世界,EDA技术是现代电子工业中不可或缺的技术。EDA技术具有广泛的含义,但也是一个渐进发展的领域有强大的生命力。今天的EDA技术已经达到了一个“片上系统(SOC芯片,系统)阶段。开发人员可以使用强大的EDA设计软件,使用IP(知识产权)的IP核心,加上他的创新思维,构建自己的定制芯片,它具有自己的知识产权设计专用集成电路(ASIC,特定于应用程序的集成电路)。EDA技术在教学的普及,基于可编程设备的实际应用技术,其中包括四个基本条件:

①大规模可编程设备,它是利用EDA技术载体的电子系统设计;

②硬件描述语言它是使用EDA技术的电子系统设计,主要表达情感的方式;

③软件开发工具,它是使用EDA技术的智能电子系统设计自动化设计工具。

④实验开发系统,它是使用EDA技术在电子系统下载工具和硬件设计验证工具。

可编程逻辑控制(CPLD / FPGA)

在我们的设计中我们之所以选用CPLD/FPGA，因为它与传统的MCU相比有着许多优点，主要有以下几个方面：

①编程方式简便先进。CPLD/FPGA产品中部分是采用菊花链在系统编程方式的。这种先进的编程方式已成为当今世界上各类可编程器件发展的趋势。因为它省却了价格昂贵，操作不便的专用编程器，只需要一个十分简单的下载编程电路和一条PC机的打印机通讯线就行了。它无须编程高压，在TTL电平下随时可进行在线编程，并可进行所谓菊花链式多片串行编程。其编程次数多达1万次，如Lattice的isles和AMD公司的MACH系列。此外，还可轻易地实现红外编程，超声编程或无线编程，或通过电话线远程在线编程。这些功能在通讯器件和军事器件上有特殊用途。

②高速。CPLD/FPGA的时钟延迟可达ns级，结合其并行工作方式，在超高速应用领域和实时测控方面有非常广阔的应用前景。如果利用ALTERA的FLEX10K50开发通过USB接口的网络图像实时加密/解密ASIC系统，在FLEX10K50中进行高达56位二进制的并行四则运算，每一加密/解密周期只需数μs，而MCU需时近1分。又如在模具制造业的电火花成型加工中，电机控制的加工件的有效运行距离仅数μs，这要求极敏感和高速的控制饲服电路系统，否则不是发生短路拉弧，就是击穿不足。显然，这方面的工作，MCU也是难于直接参与的。如果利用ispLSI1032进行直接饲服控制，对测速电机的闭环饲服，利用ispLSI对AD1674直接进行采样控制，8位采用精度，最高速度达8μs/每次，从而实现了良好的闭环同步和变速控制。

③高可靠性。在高可靠应用领域，MCU的缺憾为CPLD/FPGA的应用留下了很大的用武之地。这组器件尽管在功能开发上是通过EDA软件实现的。但物理机制却像一片74LS1那样纯属硬件电路，十分可靠。通过合理设计，大多数应用中，无须考虑复杂的复位和初始化。设计中只需利用简单的语句将闲置状态导入同一初始入口，就能有效防止任何可能的“死机”现象。由于是并行工作，它的任一输入脚都可用作类似于MCU的中断监测引脚，且反应速度仅为纳妙级。CPLD/FPGA的高可靠性还表现在几乎可将整个系统下载于同一芯片中，从而大大缩小了体积，易于管理和屏蔽。

 ④功能强大，应用广阔。目前，CPLD/FPGA的可选择范围很大，可根据不同的应用选用不同容量的芯片，如Lattice的ispLSI和AMD公司的MACH，最小芯片的等效逻辑门为1000门，最大达数十万门。ALTERA和XILINX公司推出的百万门的CPLD/FPGA可实现几乎任何形式的数字电路或数字系统的设计。随着这类器件的广泛应用和成本的大幅下降，以及产品上市速率的提高，CPLD/FPGA在系统中的直接应用率正直逼ASIC的开发。 

⑤易学易用，开发便捷。单片机应用系统的设计对于行家里手来说是十分简单的事。然而，对于初学者，诸如CPU的工作方式、众多特殊寄存器的用法、中断概念等等，着实不是一件容易的事。相比之下，CPLD/FPGA应用的学习却不需要太多的预备知识，只要稍具一点数字电路和计算机软件设计的基础知识，就能在短期内掌握基本的设计方法和开发技巧。而且反过来去学用单片机，就显得轻车熟路多了。这无疑是高技术为我们的学习提供了捷径，站在巨人的肩膀当然能更快地获得成功。可以预言，我国EDA技术的学习热潮和CPLD/FPGA的应用热潮决不会逊色于过去10年的单片机热潮。

⑥开发周期短。由于相应的EDA软件功能完善而强大，仿真能力便捷而实时，开发过程形象而直观，兼之硬件因素涉及甚少，因此可以在很短时间内完成十分复杂的系统设计，这是产品快速进入市场的最宝贵的特征。一些EDA专家预言，未来的大系统的CPLD/FPGA设计仅仅是各类再应用逻辑与IP核(CORE)的拼装，其设计周期仅以小时计。TI公司认为，一个ASIC百分之八十的功能可用IP核等现成逻辑合成。

一.开发语言VHDL

VHDL(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)是非常高速集成电路硬件描述语言，是可以描述硬件电路的功能、信号连接关系及定时关系的语言．它能比电路原理图更有效地表示硬件电路的特性。使用VHDL语言，可以就系统的总体要求出发，自上至下地将设计内容细化，最后完成系统硬件的整体设计。VHDL语言已作为一种IEEE的工业标准，设计结果便于复用和交流。目前，它还不能应用于模拟电路的设计，但已有人投入研究。VHDL程序结构包括：实体(Entity)、结构体(Architecture)、配置(Configuration)、包集合(Package)及库(Library)。其中，实体是一个VHDL程序的基本单元，由实体说明和结构体两部分组成：实体说明用于描述设计系统的外部接口信号；结构体用于描述系统的行为、系统数据的流程或系统组织结构形式。配置用语从库中选取所需的单元来组成系统设计的不同规格的不同版本，使被设计系统的功能发生变化。包集合存放各设计模块能共享的数据类型、常数、子程序等。库用于存放已编译的实体、构造体、包集合及配置：一种是用户自己开发的工程软件，另一种是制造商提供的库。

VHDL语言的主要特点是：

 ①功能强大，灵活性高：VHDL语言是一种功能强大的语言结构，可用简洁明确的代码来进行复杂控制逻辑的设计。同时VHDL语言还支持层次化的设计，支持设计库和可重复使用的元件生成。目前，VHDL语言已成为一种设计、仿真、综合的标准硬件描述语言。

②器件无关性：VHDL语言允许设计者在生成一个设计时不需要首先选择一个具体的器件。对于同一个设计描述，可以采用多种不同器件结构来实现其功能。因此设计描述阶段，可以集中精力从事设计构思。当设计、仿真通过后，指定具体的器件综合、适配即可。

③可移植性：VHDL语言是一种标准的语言，故采用VHDL进行的设计可以被不同的EDA工具所支持。从一个仿真工具移植到另一个仿真工具，从一个综合工具移植到另一个综合工具，从一个工作平台移植到另一个工作平台。在一个EDA工具中采用的技术技巧，在其它工具中同样可以采用。

④自顶向下的设计方法：传统的设计方法是，自底向上的设计或平坦式设计。自底向上的设计方法是先从底层模块设计开始，逐渐由各个模块形成功能复杂的电路。这种设计方法优点是很明显的，因为它是一种层次设计电路，一般电路的子模块都是按照结构或功能划分，因此这种电路层次清楚，结构明确，便于多人合作开发，同时设计文件易于存档，易于交流。自底向上设计方法的缺点也很明显，往往由于整体设计思路不对而使的花费几个月的低层设计付之东流。平坦式设计是整个电路只含有一个模块，电路的设计是平铺直叙的，没有结构和功能上的划分，因此不是层次电路的设计方式。优点是小型电路设计时可以节省时间和精力，但随着电路复杂程度的增加，这种设计方式的缺点变的异常突出。自顶向下的设计方法是将要设计的电路进行最顶层的描述（顶层建模），然后利用EDA软件进行顶层仿真，如果顶层设计的仿真结果满足要求，则可以继续将顶层划分的模块进行低一级的划分并仿真，这样一级一级设计最终将完成整个电路的设计。自顶向下的设计方法与前面两种方法相比优点是很明显的。

⑤数据类型丰富：作为硬件描述语言的一种VHDL语言的数据类型非常丰富，除了VHDL语言自身预定义的十种数据类型外，在VHDL语言程序设计中还可以由用户自定义数据类型。特别是std_logic数据类型的使用，使得VHDL语言能最真实模拟电路中的复杂信号。

⑥建模方便：由于VHDL语言中可综合的语句和用于仿真的语句齐备，行为描述能力强，因此VHDL语言特别适合信号建模。目前VHDL的综合器能对复杂的算术描述进行综合（如：QuartusⅡ 2.0以上的版本都能对std_logic_vector类型的数据进行加、减、乘、除），因此对于复杂电路的建模VHDL语言无论仿真还是综合都是非常合适的描述语言。

⑦运行库和程序包丰富：目前支持VHDL语言的程序包很丰富，大多以库的形式存放在特定的目录下，用户可随时调用。如IEEE库收集了std_logic_11、std_logic_arith、std_logic_unsigned等程序包。在CPLD/FPGA综合时，还可以使用EDA软件商提供的各种库和程序包。而且用户利用VHDL语言编写的各种成果都可以以库的形式存放，在后续的设计中可以继续使用。

 ⑧ VHDL语言是一种硬件电路的建模描述语言，因此与普通的计算机语言有较大差别，普通计算机语言是CPU按照时钟的节拍，一条指令执行完后才能执行下一条指令，因此指令执行是有先后顺序的，也即是顺序执行，而每条指令的执行占用特定的时间。而与VHDL语言描述结果相对应的是硬件电路，它遵循硬件电路的特点，语句的执行没有先后顺序，是并发的执行的；而且语句的执行不象普通软件那样每条指令占用一定的时间，只是遵循硬件电路自身的延迟时间。

二.开发环境MAX+PLUSⅡ/QUARTERⅡ

Altera公司是世界三大CPLD／FPGA 厂家之一，它的器件能达到最高的性能和集成度，不仅仅因为采用了先进的工艺和全新的逻辑结构，还在于它提供了现代化的设计工具一MAX+PLUSⅡ可编程逻辑开发软件，该软件是Altera公司推出的第三代PLD 开发系统。提供了一种与结构无关的设计环境，使Altera CPLD 设计者能方便地进行设计输入、快速处理和器件编程。MAX+PLUSⅡ提供了全面的逻辑设计能力，包括电路图、文本和波形的设计输入以及编译、逻辑综合、仿真和定时分析以及器件编程等诸多功能。特别是在原理图输入等方面，MAX+PLUSⅡ被公认为是最易使用、人机界面最友好的PLD 开发软件。MAX+PLUSⅡ可以开发除APEX20K 以外的任何CPLD／FPGA。

MAX+PLUSⅡ开发系统具有很多突出的特点:

①开放式的界面。

②设计与结构无关：MAX+PLUSⅡ支持Altera公司的Classic、ACEX 1K、MAX 3000、MAX 5000、MAX 7000、MAX 9000、FLEX 6000、FLEX 8000和FLEX 10K等系列可编程逻辑器件，门数为600～250 000门，提供了业界真正与结构无关的可编程逻辑设计环境。MAX+PLUSⅡ的编译器还提供了强大的逻辑综合与优化功能以减轻用户的设计负担。

③可在多种平台运行：MAX+PLUSⅡ软件可在基于PC机的WindowsNT 4.0、Windows 98、Win dows 2000操作系统下运行，也可在Sun SPARCstations、HP 9000 Series 700/800、IBM RISC System/6000等工作站上运行。

④完全集成化：MAX+PLUSⅡ软件的设计输入、处理、校验功能完全集成于可编程逻辑开发工具内，从而可以更快地进行调试，缩短开发周期。

⑤模块化工具：设计者可以从各种设计输入、编辑、校验及器件编程工具中作出选择，形成用户风格的开发环境，必要时还可在保留原始功能的基础上添加新的功能。由于MAX+PLUSⅡ支持多种器件系列，设计者无需学习新的开发工具即可对新结构的器件进行开发。

⑥支持邮件描述语言（HDL）：MAX+PLUSⅡ软件支持多种HDL的设计输入，包括标准的VHDL、Verilog HDL及Altera公司自己开发的硬件描述语言AHDL。

⑦ MegaCore功能：MegaCore 是经过预先校验的为实现复杂的系统级功能而提供的HDL网表文件。它为ACEX 1K、MAX 7000、MAX 9000、FLEX 6000、FLEX 8000和FLEX 10K系列器件提供了最优化设计。用户可从Altera公司购买这些MegaCore，使用它们可以减轻设 计任务，使设计者能将更多的时间和精力投入到改进设计和最终产品上去。

⑧OpenCore特点：MAX+PLUSⅡ软件具有开放性内核的特点，OpenCore可供设计者在购买产品前来对自己的设计进行评估。

同时，MAX+PLUSⅡ还有多种设计输入方法，主要包括：

①图形设计输入：MAX+PLUSⅡ的图形设计输入是较其他软件更容易使用的特点，因为MAX+PLUSⅡ提供了丰富的库单元供设计者调用，尤其是在MAX2LIB里提供的mf库几乎包含了所有的74系列的器件，在prim库里提供了数字电路中所有的分离器件。因此只要具有数字电路的知识，几乎不需要过多的学习就可以利用MAX+PLUSⅡ进行CPLD/FPGA的设计。MAX+PLUSⅡ还包括多种特殊的逻辑宏功能（Macro—Function）以及新型的参数化的兆功能（Mega—Function）模块。充分利用这些模块进行设计，可以大大减轻设计人员的工作量和成倍地缩短设计周期。

②文本编辑输入：MAX+PLUSⅡ的文本输入和编译系统支持AHDL语言、VHDL语言、VERILOG语言三种输入方式。

③波形输入方式：如果知道输入、输出波形，也可以采用波形输入方式。

④混合输入方式：MAX+PLUSⅡ设计开发环境，可以进行图形设计输入、文本编辑输入、波形编辑输入混合编辑。具体操作方法是：在图形编辑、波形编辑时形成模块，在文本编辑时通过include“模块名.inc”或者采用Function（…..） Return(….)的方式进行调用。同样，文本编辑输入形成的模块，也可以在图形编辑时调用，AHDL语言编译的结果可以在VHDL 语言下使用，VHDL语言编译的结果也可以在AHDL语言或图形输入时使用。这样灵活多变的输入方式，给设计使用者带来了极大的方便。

QuartusⅡ是Altera公司的综合性PLD开发软件，支持原理图、VHDL、Verilog HDL以及AHDL（Altera Hardware Description Language）等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程。

QuartusⅡ可以在XP、Linux以及Unix上使用，除了可以使用Tcl脚本完成设计流程外，提供了完善的用户图形界面设计方式。具有运行速度快，界面统一，功能集中，易学易用等特点。

QuartusⅡ支持Altera的IP核，包含了LPM/MegaFunction宏功能模块库，使用户可以充分利用成熟的模块，简化了设计的复杂性、加快了设计速度。对第三方EDA工具的良好支持也使用户可以在设计流程的各个阶段使用熟悉的第三方EDA工具。

此外，QuartusⅡ通过和DSP Builder工具与Matlab/Simulink相结合，可以方便地实现各种DSP应用系统；支持Altera的片上可编程系统（SOPC）开发，集系统级设计、嵌入式软件开发、可编程逻辑设计于一体，是一种综合性的开发平台。

MAX+PLUSⅡ作为Altera的上一代PLD设计软件，由于其出色的易用性而得到了广泛的应用。目前Altera已经停止了对MAX+PLUSⅡ的更新支持，QuartusⅡ与之相比不仅仅是支持器件类型的丰富和图形界面的改变。Altera在QuartusⅡ中包含了许多诸如SignalTapⅡ、Chip Editor和RTL Viewer的设计辅助工具，集成了SOPC和HardCopy设计流程，并且继承了MAX+PLUSⅡ友好的图形界面及简便的使用方法。

MAX+PLUSⅡ作为Altera的上一代PLD设计软件，由于其出色的易用性而得到了广泛的应用。目前Altera已经停止了对MAX+PLUS Ⅱ的更新支持，QuartusⅡ与之相比不仅仅是支持器件类型的丰富和图形界面的改变。Altera在QuartusⅡ中包含了许多诸如SignalTapⅡ、Chip Editor和RTL Viewer的设计辅助工具，集成了SOPC和HardCopy设计流程，并且继承了MAX+PLUSⅡ友好的图形界面及简便的使用方法。

Altera QuartusⅡ作为一种可编程逻辑的设计环境, 由于其强大的设计能力和直观易用的接口，越来越受到数字系统设计者的欢迎。

Altera的QuartusⅡ可编程逻辑软件属于PLD开发平台。该平台支持一个工作组环境下的设计要求，其中包括支持基于Internet的协作设计。Quartus平台与Cadence、ExemplarLogic、 MentorGraphics、Synopsys和Synplicity等EDA供应商的开发工具相兼容。改进了软件的LogicLock模块设计功能，增添 了FastFit编译选项，推进了网络编辑性能，而且提升了调试能力。支持MAX7000/MAX3000等乘积项器件。下载本文