优先编码器课程设计

东北石油大学课程设计任务书

课程硬件课程设计

题目 8-3优先级编码器设计

专业计算机科学与技术姓名学号

主要内容、基本要求等

一、主要内容：

利用EL教学实验箱、微机和QuartusⅡ软件系统，使用VHDL语言输入方法设计8-3优先编码器。可以利用层次设计方法和VHDL语言，完成硬件设计设计和仿真。最后在EL教学实验箱中实现。

二、基本要求：

设计并实现一个8-3优先级编码器，要求I0优先级最高，I7优先级最低，编码输出为原码。

三、扩展要求：

输入端加使能端，在使能端为有效的低电平时，进行编码；在使能端为无效的高电平时，输出高阻状态。

四、参考文献：

[1] 杨刚,龙海燕.现代电子技术-VHDL与数据系统设计.北京:电子工业出版

社,2004

[2] 黄仁欣.EDA技术实用教程.北京:清华大学出版社,2006

[3] 潘松.VHDL实用教程[M].成都:电子科技大学出版社,2000

[4] 李国丽，朱维勇.电子技术实验指导书.合肥：中国科技大学出版社，2000[5] 宋振辉. EDA技术与VHDL.北京：北京大学出版社，2008

完成期限18-19周

指导教师张岩

专业负责人富宇

2011年6月28日

目录

第1章概述 (1)

1.1 EDA的概念 (1)

1.2 EDA技术及应用 (2)

1.3 EDA技术发展趋势 (2)

1.4 Quartus II特点介绍 (3)

第2章硬件描述语言——VHDL (4)

2.1 VHDL的简介 (4)

2.2 VHDL语言的特点 (4)

2.3 VHDL的设计流程 (5)

第3章 8-3优先编码器的设计 (6)

3.1 编码器的工作原理 (6)

3.2 8-3优先编码器的设计 (6)

3.3 8-3优先编码器仿真及分析 (7)

3.4 在实验箱上实现8-3优先编码器 (8)

结论 (11)

参考文献 (12)

第1章概述

1.1EDA的概念

EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统，是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计。利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程在计算机上自动处理完成。现在对EDA的概念或范畴用得很宽。包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用。目前EDA 技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。例如在飞机制造过程中，从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟，都可能涉及到EDA技术。本文所指的EDA技术，主要针对电子电路设计、PCB设计和IC设计。EDA 设计可分为系统级、电路级和物理实现级。

EDA是电子技术设计自动化，也就是能够帮助人们设计电子电路或系统的软件工具。该工具可以在电子产品的各个设计阶段发挥作用，使设计更复杂的电路和系统成为可能。在原理图设计阶段，可以使用EDA中的仿真工具论证设计的正确性；在芯片设计阶段，可以使用EDA中的芯片设计工具设计制作芯片的版图；在电路板设计阶段，可以使用EDA中电路板设计工具设计多层电路板。特别是支持硬件描述语言的EDA工具的出现，使复杂数字系统设计自动化成为可能，只要用硬件描述语言将数字系统的行为描述正确，就可以进行该数字系统的芯片设计与制造。21世纪将是EDA技术的高速发展期，EDA技术将是对21世纪产生重大影响的十大技术之一。

硬件描述语言: 硬件描述语言(HDL)是一种用于进行电子系统硬件设计的计算机高级语言，它采用软件的设计方法来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式。常用硬件描述语言有HDL、Verilog和VHDL语言。

[1]

1.2 EDA技术及应用

EDA在教学、科研、产品设计与制造等各方面都发挥着巨大的作用。在教学方面，几乎所有理工科（特别是电子信息）类的高校都开设了EDA课程。

主要是让学生了解EDA的基本概念和基本原理、掌握用HDL语言编写规范、

掌握逻辑综合的理论和算法、使用EDA工具进行电子电路课程的实验并从事简单系统的设计。一般学习电路仿真工具（如EWB、PSPICE）和PLD开发工具（如Altera/Xilinx的器件结构及开发系统），为今后工作打下基础。

在产品设计与制造方面，包括前期的计算机仿真，产品开发中的EDA工具应用、系统级模拟及测试环境的仿真，生产流水线的EDA技术应用、产品测试等各个环节。如PCB的制作、电子设备的研制与生产、电路板的焊接、ASIC的流片过程等。

从应用领域来看，EDA技术已经渗透到各行各业，如上文所说，包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA有应用。另外，EDA软件的功能日益强大，原来功能比较单一的软件，现在增加了很多新用途。如AutoCAD软件可用于机械及建筑设计，也扩展到建筑装璜及各类效果图，汽车和飞机的模型、电影特技等领域。[2]

1.3 EDA技术发展趋势

印度正在成为电子设计自动化领域发展最快的两个市场，年夏合增长率分别达到了50%和30%。 EDA技术发展迅猛，完全可以用日新月异来描述。

EDA技术的应用广泛，现在已涉及到各行各业。EDA水平不断提高，设计工具趋于完美的地步。EDA市场日趋成熟，但我国的研发水平仍很有限，尚需迎头赶上。EDA技术在进入21世纪后，由于更大规模的FPGA器件的不断推出，在仿真和设计两方面支持标准硬件描述语言的功能强大的EDA软件不断更新、增加，使电子EDA技术得到了更大的发展。电子技术全方位纳入EDA 领域，EDA使得电子领域各学科的界限更加模糊，更加互为包容，突出表现在以下几个方面：使电子设计成果以自主知识产权的方式得以明确表达和确认成为可能；基于EDA工具的ASIC设计标准单元已涵盖大规模电子系统及IP核模块；软硬件IP核在电子行业的产业领域、技术领域和设计应用领域得到进一步确认；SoC高效低成本设计技术的成熟。随着半导体技术、集成技术和计算机技术的迅猛发展，电子系统的设计方法和设计手段都发生了很大的变化。可以说电子EDA技术是电子设计领域的一场革命。传统的“固定功能集成块十连线”的设计方法正逐步地退出历史舞台，而基于芯片的设计方法正成为现代电子系统设计的主流。作为高等院校有关专业的学生和广大的电子工程师了解和掌握这一先进技术是势在必行，这不仅是提高设计效率的需要，更是时代发展的需求，只有掌握了EDA技术才有能力参与世界电子工业市场的竞争，才能生存与发展。随着科技的进步，电子产品的更新日新月异，EDA技术作为电子产品开发研制的源动力，已成为现代电子设计的核心。所以发展EDA技术将是电子设计领域和电子产业界的一场重大的技术革命，同时也对电类课程的教学和科研提出了更深更高的要求。特别是EDA