課程設(shè)計(jì)（論文）基于VHDL的ROM的設(shè)計(jì)與仿真

1、課程設(shè)計(jì)說明書 no.1 rom的vhdl設(shè)計(jì)與仿真 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.2 目 錄1、課程設(shè)計(jì)的目的.12、設(shè)計(jì)方案論證 .23、課程設(shè)計(jì)的程序編寫 .44、設(shè)計(jì)結(jié)果與分析 .65、心得體會(huì).136、參考文獻(xiàn).14 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.11.課程設(shè)計(jì)的目的 ic設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是學(xué)習(xí)ic設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程之后的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。 根據(jù)課堂講授內(nèi)容，學(xué)生做相應(yīng)的自主練習(xí)，消化課堂所講解的內(nèi)容；通過調(diào)試典型例題或習(xí)題積累調(diào)試電路程序的經(jīng)驗(yàn)；通過完成輔導(dǎo)教材中的編程題，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的編程能力、用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題的能力。其目的是訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用學(xué)過的ic設(shè)計(jì)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)，通

2、過解決比較簡(jiǎn)單的實(shí)際問題鞏固和加深在ic設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程中所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能。獨(dú)立完成查找資料，選擇方案，設(shè)計(jì)電路，安裝調(diào)試，分析結(jié)果，撰寫報(bào)告等工作。使學(xué)生進(jìn)一步理解所學(xué)本課程的內(nèi)容，初步掌握模擬電子電路設(shè)計(jì)的一般方法步驟，通過理論聯(lián)系實(shí)際提高和培養(yǎng)學(xué)生。并理論聯(lián)系實(shí)際提高和培養(yǎng)學(xué)生的分析、解決實(shí)際問題的能力，創(chuàng)新能力及動(dòng)手能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、畢業(yè)后的工作打下基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過課程設(shè)計(jì)，把以前所學(xué)過的知識(shí)重新溫故，鞏固了所學(xué)的知識(shí)。 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.22.設(shè)計(jì)方案論證2.1軟件介

3、紹 max+plus是altera公司提供的fpga/cpld開發(fā)集成環(huán)境，altera是世界上最大可編程邏輯器件的供應(yīng)商之一。max+plus界面友好，使用便捷，被譽(yù)為業(yè)界最易用易學(xué)的eda軟件。在max+plus上可以完成設(shè)計(jì)輸入、元件適配、時(shí)序仿真和功能仿真、編程下載整個(gè)流程，它提供了一種與結(jié)構(gòu)無關(guān)的設(shè)計(jì)環(huán)境，是設(shè)計(jì)者能方便地進(jìn)行設(shè)計(jì)輸入、快速處理和器件編程。max+plus開發(fā)系統(tǒng)的特點(diǎn)：1、開放的界面，max+plus支持與cadence，exemplarlogic，mentor graphics，synplicty，viewlogic和其它公司所提供的eda工具接口。2、與結(jié)構(gòu)無關(guān)

4、，max+plus系統(tǒng)的核心complier支持altera公司的flex10k、flex8000、flex6000、max9000、max7000、max5000和classic可編程邏輯器件，提供了世界上唯一真正與結(jié)構(gòu)無關(guān)的可編程邏輯設(shè)計(jì)環(huán)境。3、完全集成化，max+plus的設(shè)計(jì)輸入、處理與較驗(yàn)功能全部集成在統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境下，這樣可以加快動(dòng)態(tài)調(diào)試、縮短開發(fā)周期。4、豐富的設(shè)計(jì)庫(kù)，max+plus提供豐富的庫(kù)單元供設(shè)計(jì)者調(diào)用，其中包括74系列的全部器件和多種特殊的邏輯功能（macro-function）以及新型的參數(shù)化的兆功能（mage-function）。5、模塊化工具，設(shè)計(jì)人員可以從各

5、種設(shè)計(jì)輸入、處理和較驗(yàn)選項(xiàng)中進(jìn)行選擇從而使設(shè)計(jì)環(huán)境用戶化。6、硬件描述語(yǔ)言（hdl），max+plus軟件支持各種hdl設(shè)計(jì)輸入選項(xiàng)，包括vhdl、verilog hdl和altera自己的硬件描述語(yǔ)言ahdl。7、opencore特征，max+plus軟件具有開放核的特點(diǎn)，允許設(shè)計(jì)人員添加自己認(rèn)為有價(jià)值的宏函數(shù)。2.2rom概述 在數(shù)字電路中，存儲(chǔ)器是一種能夠存儲(chǔ)大量二進(jìn)制信息的邏輯電路，用來構(gòu)成數(shù)字電路或數(shù)字系統(tǒng)中的存儲(chǔ)部分。對(duì)于存儲(chǔ)起來說，由于存儲(chǔ)單元數(shù)目極大而器件的引腳數(shù)目有限，因此存儲(chǔ)器采用一種地址的方法來進(jìn)行存儲(chǔ)單元的訪問，這樣可以大大減低存儲(chǔ)器引腳的數(shù)目。一般可以將存儲(chǔ)器分為只讀

6、存 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.3儲(chǔ)器（rom），和隨機(jī)存儲(chǔ)器（ram）。rom按其性能不同可分為：rom，只讀內(nèi)存（read-only memory）是一種只能讀取資料的內(nèi)存；prom可編程程序只讀內(nèi)存（programmable rom，prom）之內(nèi)部有行列式的镕絲，視需要利用電流將其燒斷，寫入所需的資料，但僅能寫錄一次；.eprom，可抹除可編程只讀內(nèi)存（erasable programmable read only memory，eprom）可利用高電壓將資料編程寫入，抹除時(shí)將線路曝光于紫外線下，則資料可被清空，并且可重復(fù)使用；eeprom ，電子式可抹除可編程只讀內(nèi)存（ele

7、ctrically erasable programmable read only memory，eeprom）之運(yùn)作原理類似eprom，但是抹除的方式是使用高電場(chǎng)來完成，因此不需要透明窗。只讀存儲(chǔ)器在正常工作時(shí)從中讀取數(shù)據(jù)，不能快速地修改或重新寫入數(shù)，適用于存儲(chǔ)固定數(shù)據(jù)的場(chǎng)合。下圖是一個(gè)rom存儲(chǔ)的例子，該rom有4位地址線addr(0)addr(3),8位數(shù)據(jù)輸出線dataout(0)dataout(7)及使能ce，如圖1所示。圖1 rom原理圖 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.4表1 rom端口說明端口寬度方向說明ce1輸入控制引腳addr3.04輸入從處理器來的地址dataout7

8、.08輸出輸出到rom的地址信號(hào) 本次課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是尋址存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)：16*8位rom2.3源程序library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity rom is port(dataout:out std_logic_vector(7 downto 0); addr:in std_logic_vector(3 downto 0); ce:in std_logic);end entity;architecture d of rom is signal id:std_logic_vector(4 downto 0);begin id=addr & ce;

9、dataout按鈕，選擇要仿真的引腳。單擊ok按鈕，列出仿真電路的輸入輸出引腳圖。 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.10圖9 添加rom仿真引腳 添加好輸入、輸出引腳后會(huì)出現(xiàn)如圖10所示的引腳圖，再對(duì)此圖中的輸入引腳按照源程序的要求進(jìn)行初始化。輸入引腳設(shè)置好后就可以進(jìn)行仿真。圖10 rom各引腳圖 仿真前將此文件置頂，即點(diǎn)擊菜單欄中file選項(xiàng)，選擇其中的project，再選擇下一級(jí)選項(xiàng)中的“set project to current file”即可實(shí)現(xiàn)置頂操作。然后進(jìn)行仿真，單擊菜單欄中的max+plusii菜單，選擇其中的simulator選項(xiàng)進(jìn)行仿真。仿真過程如果準(zhǔn)確無誤則出現(xiàn)如圖

10、11所示的對(duì)話框。 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.11圖11 仿真過程圖 將此對(duì)話框關(guān)閉，觀察波形仿真圖的仿真結(jié)果，如圖12所示。觀察其中仿真過后的輸出引腳是否與源程序給出的結(jié)果一致，如果仿真結(jié)果與源程序不一致則仿真出錯(cuò)或輸入引腳設(shè)置有誤，如果仿真結(jié)果與源程序一致則輸入引腳初始化和仿真過程都正確。圖12 輸入、輸出引腳仿真結(jié)果圖 如果將輸入引腳組按照源程序設(shè)置一個(gè)十進(jìn)制值，進(jìn)行仿真則會(huì)出現(xiàn)如圖13所示仿真結(jié)果，結(jié)果為十六進(jìn)制數(shù)。可以將此結(jié)果轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)來判斷仿真是否正確。 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.12圖13 輸入引腳為十進(jìn)制的仿真結(jié)果圖由運(yùn)行結(jié)果可知，輸入端addr輸入數(shù)據(jù)

11、，經(jīng)max+plusii軟件進(jìn)行運(yùn)行仿真后得到輸出端結(jié)果，經(jīng)驗(yàn)證后仿真結(jié)果正確。本次課程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)16*8位rom的設(shè)計(jì)及仿真。該rom有4位地址線addr(0)addr(3),8位數(shù)據(jù)輸出線dataout(0)dataout(7)及使能端ce，且ce為低電平有效。 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.134. 設(shè)計(jì)體會(huì) 通過這次ic設(shè)計(jì)基礎(chǔ)技術(shù)課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們動(dòng)手能力，提高了我們的思考和解決問題的思維。此次設(shè)計(jì)我們選用的是max+plusii軟件，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中整個(gè)小組的同學(xué)團(tuán)結(jié)一致和互幫互助，遇到了很多問題，有時(shí)心里想著這樣的接法可以行得通，但實(shí)際進(jìn)行運(yùn)行仿真時(shí)，總是實(shí)現(xiàn)不了，但最

12、終通過我們自己的努力解決了這些問題，我們受益匪淺。做課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)太多，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計(jì)過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對(duì)于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識(shí)。平時(shí)看課本時(shí)，有時(shí)問題老是弄不懂，做完課程設(shè)計(jì)，那些問題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西，比如一些引腳的初始化過程，通過動(dòng)手實(shí)踐讓我們對(duì)各個(gè)元件映象深刻。認(rèn)識(shí)來源于實(shí)踐，實(shí)踐是認(rèn)識(shí)的動(dòng)力和最終目的，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。所以這個(gè)期末測(cè)試之后的課程設(shè)計(jì)對(duì)我們的作用是非常大的。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合

13、是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。同時(shí)，我也學(xué)到了很多課內(nèi)學(xué)不到的東西，比如獨(dú)立思考解決問題，出現(xiàn)差錯(cuò)的隨機(jī)應(yīng)變，和與人合作共同提高。在這次數(shù)字電子課程設(shè)計(jì)過程中，我們學(xué)會(huì)使用max+plusii軟件設(shè)計(jì)電路并運(yùn)行仿真，讓我們的動(dòng)手能力得到很大的提高，增加了我們的學(xué)習(xí)興趣。 沈 陽(yáng) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.145. 參考文獻(xiàn)1任艷穎,王彬.ic設(shè)計(jì)基礎(chǔ)m.西安:西安電子科技大學(xué)出版社. 2006.5:249258.2譚會(huì)生,張昌凡.eda技術(shù)及應(yīng)用m.西安:西