基于VHDL彩燈控制器設計

周 婷

（重慶師范大學涉外商貿學院，中國 重慶 401520）

0 引言

電子設計自動化 （EDA）技術就是依賴功能強大的計算機，在EDA工具軟件平臺上，對以硬件描述語言VHDL為系統邏輯描述手段完成的設計文件，自動地完成邏輯優化和仿真測試，直至實現既定的電子線路系統功能[1]。由美國國防部主持開發的VHDL語言是一種可用于數字電路描述和綜合的高級語言[2]，如果結合VHDL語言仿真電路進行仿真和驗證，可以盡早發現電路設計中的錯誤，從而縮短開發的周期，降低開發成本，提高系統的設計效率。

VHDL語言是目前應用最廣泛的硬件描述語言之一。它是一種人和機器都能理解的高級語言，與具體的硬件電路沒有關系，具有較高的易讀性。它支持層次化結構設計，從系統整體要求出發，從上至下逐層設計直到最終生成器件，完成電路系統。一個完整的VHDL程序包括有庫、包集合、實體、結構體，另外還有配置塊[3]。它的最大特點是將一項工程設計分成了內部和外部，工程可以是目標系統、電路模塊甚至一個元件。其中外部是系統的端口；內部則是不可視部分，其功能用程序設計好后可直接調用。

1 彩燈控制器的功能分析與設計

彩燈在生活中經常能夠看到，并且給我們的生活增添了許多色彩。尤其在節假日，不僅閃爍著美麗耀眼的光芒，還能夠烘托出節日的氣氛。本文采用EDA技術，使用VHDL語言實現彩燈的控制。

在美國ALTERA公司的MAX＋PLUSⅡ平臺上，使用VHDL硬件描述語言實現的彩燈控制電路的設計如下：在電路中以1代表燈亮，以0代表燈滅，由0、1按不同的規律組合代表不同的燈光圖案，同時使其選擇不同的頻率，從而實現多種圖案多種頻率的花樣功能顯示。彩燈控制器的元件，Y[15..0]是彩燈控制器的輸出端。reset是彩燈控制器的復位信號輸入端，當復位信號reset=‘1’時，彩燈狀態會和s0相同;否則，當有時鐘信號來臨時，會根據程序設置顯示出彩燈的亮滅狀態。en是彩燈循環方式控制信號輸入端，當en=‘0’時，彩燈自左邊第一個燈和中間分別向右邊循環閃爍；當en=‘1’時，彩燈自右邊第一個燈和中間分別向左邊循環閃爍；否則，彩燈會呈現熄滅狀態。

2 彩燈控制器VHDL語言設計

十六路彩燈顯示系統控制器的主要VHDL語言程序代碼如下所示：

圖1 仿真時序圖

3 仿真結果

利用MAXPLLUS2的原理圖輸入，以原理圖的形式形成最后的十六路彩燈顯示系統器件并且進行仿真。圖1分別是彩燈自右邊第一個燈和中間分別向左邊循環閃爍，彩燈自左邊第一個燈和中間分別向右邊循環閃爍的仿真時序圖（如圖1）。

4 結束語

通過上述實驗可知，本設計是可行的。仿真正確后通過下載電纜下載到CPLD／FPGA芯片上即可。芯片可以重復使用無數次。只要擁有計算機，配上相應的軟件就可以隨心所欲的改變彩燈的方式，而且不受時間的限制。

［1］趙剛,編.EDA技術簡明教程[M].成都:四川大學出版社,2004.

［2］宋文好,等.數字電路的VHDL綜合技術[J].現代計算機,2001(111):22-25.

［3］李光超.基于VHDL的循環碼編譯碼器的設計[D].河北:北華航天工業學院,2012.