EDA技術在交通燈系統控制器中的應用研究

摘 要：電子設計自動化技術簡稱為EDA技術，是多數設計者進行電子系統設計活動時必用的技術之一，它幫助設計者和計算機之間構建起有效的橋梁，在不受硬件電路限制的條件下完成系統功能設置和程序改變工作，大幅度降低了設計成本和時間。本文深入了解了EDA技術的發展過程，剖析上世紀70年代EDA技術興起階段到現如今廣泛應用于各行各業的歷程，通過對EDA技術基本特征的研究來加快電子技術平臺擴大速度。我們提出了一類EDA技術在交通燈系統控制器中的應用方案，通過對系統和交通模塊的設計來完成兩者的契合，凸顯EDA技術的廣適性和有效性。

關鍵詞：EDA技術；交通燈；控制器

數字系統跟隨電子技術的發展而改革更新，兩者相輔相成、相得益彰，顛覆了傳統“自底向上”的設計模式，通過“自頂而下”模塊設計方法來完成硬軟件的分離和語言編程契合工作。EDA技術的推出無疑是有益于電子和計算機行業發展和前進的，它充分利用計算機平臺、可編程邏輯器件載體來實踐設計方案，將其運用于交通燈等其他設備設計過程中無疑是安全可行的。

1 EDA技術的發展

1.1 20世紀70年代的計算機輔助設計階段

上世紀中后期我國傳統手工制圖、電路集成設計模式漸漸被拋棄，隨之興起的MOS工藝、中規模集成電路提高了產品精度和性能，計算機輔助設計技術開始廣泛應用于各行各業，設計師可以在短時間內設計出產品和布局電路，而以Tango布線為代表的系列軟件代替手工繪圖活動。

1.2 20世紀80年代的計算機輔助工程階段

進入20世紀80年代，微處理器、可編程邏輯器件、隨機存儲器等高性能器件已經成為了計算機行業的熱點之一，集成電路將上百萬的存儲單元匯集到小體積的設備里，幫助EDA技術快速到達計算機輔助工程設計空間，著名的CAE工具開發推出以后，迅速涉及產品設計、生產和測試等不同領域，提高了設計速度。

1.3 20世紀90年代的電子設計自動化階段

上世紀末EDA技術經歷了大規模的創新和改革，無論是硬件設計還是系統級電子產品開發工作，都取得了突飛猛進的發展，這個時期推出的ASIC技術、AHDL高級硬件描述語言均完成了新的嵌入，EDA技術利用分解法來完成系統設計自動化目標，使其能和多數硬軟件兼容。

2 EDA技術的基本特征

設計工作中運用EDA技術有幾個重要的流程，首先要在確定的平臺上規劃好科學的設計文件，借助語言或原理圖的力量來完成總體規劃任務。設計師的主要工作是將系統硬件功能軟件描述化，同時能發揮工具效能，通常情況下會使用CPLD/PPGA器件來輔助設計。（1）“自頂向下”設計方法側重分解復雜問題，充分發揮了EDA技術模塊化設計的優勢；（2）數字電路設計過程中使用EDA技術突破了器件限制的條件，設計師可以不顧器件結構和高層設計之間的關系，投入到解決優化需求和形式創新等問題上，在提高設計速度的同時降低了設計風險；（3）擁有科學、有效的并行設計原則，不同設計者可以分享設計工作中的不同模塊；（4）強大的移植功能，EDA技術利用硬件描述語言將集成電路、可編程控制器件連接起來，且不受目標器件結構影響。

3 交通燈系統控制器的設計

將EDA技術運用于交通燈系統控制器中，充分考慮車輛、行人道路通行的問題，我們設計了十字路口中甲、乙兩條主流道路，采取紅、黃、綠交通模式，在甲道中，R1、Y1、G1分別代表紅燈、黃燈、綠燈；在乙道中，R2、Y2、G2也代表紅燈、黃燈和綠燈。

3.1 系統設計方案

交通燈系統控制器擁有控制器、交通管理燈、定時器三大設備，如圖1所示，3個定時器分別負責甲道、乙道、公共車道的車輛通行時間，同時用t3、t1、t2來表示。計數器按秒來計算車道通行時間，控制著定時器的工作，三大車道的工作使能信號可以用C1、C2、C3符號來表示，定時器啟動計數功能，計數器指示信號用W1、W2、W3來表示，計數從0開始顯示信號，計數完畢后則用1表示。

3.2 交通控制模塊

（1）So狀態：甲道顯示紅燈，乙道顯示綠燈且開始計時，定時器設定30s的數值，此時車輛必須在30s通過十字路口；（2）S1狀態：乙道結束30s通行時間，開啟5s黃燈警示時間，甲道仍處于紅燈計時狀態；（3）5s黃燈時間結束后的乙道進入紅燈狀態，此時甲道計時器開始進行30s的綠燈計時工作；（4）S3：甲道結束30s的綠燈階段后進入5s的黃燈階段，等待5s過去后乙道進入綠燈狀態，此時返回到最初的So狀態；（5）R、Y、G三個字母分別代表紅燈、黃燈和綠燈，而甲、乙兩道附帶數字分別是1和2，既代表R1是甲道紅燈，R2是乙道紅燈，以此類推。當交通信號燈亮時用“1”來表示，數字顯示為“0”時不亮。

4 結語

傳統數字系統依靠EDA技術得以大幅度提升，加快了對設計方案的開發和實踐，并將其實踐在硬軟件設計過程中，利用VHDL語言來轉換廣適用性的編程，完成人機交換任務。設計者利用EDA技術即可快速、準確的設計電子系統，并將其運用至交通燈系統控制器中，既保證了設計電路的安全性，又增強了實際操作中的靈活性，完成硬軟件的功能提升工作。

[參考文獻]

[1]包妍，于宏濤，郎東革，杜士鵬，孟祥斌.基于EDA技術的溫度采集系統設計[J].北京電力高等專科學校學報（自然科學版），2012，29（4）.