数字系统设计与实现.ppt

ql: buffer std_logic_vector(3 downto 0)); END ;
输入端口为计数使能en、清零clear和时钟clk，其数据类 型为 std_logic标准逻辑类型；输出端口cont的数据类型为 std_logic标准逻辑类型；小时信号qh、ql的数据类型为 std_logic_vector(3 downto 0) 向量标准逻辑类型。
2. 模24计数器VHDL设计
LIBRARY ieee;
--调用程序包
USE ieee.std_logic_1164.ALL;
USE ieee.std_logic_unsigned.ALL;
--------------------
ENTITY cntm24v IS
--定义实体端口
PORT(en: IN std_logic;
ARCHITECTURE beh OF cntm24v IS
--结构体设计
BEGIN
cont<='1'when (qh="0010"and ql="0011"and en='1')else '0';
PROCESS(CLK,clr)
BEGIN
• IF(clr='0')THEN
•
qh<="0000";
这里采用原理图输入方式设计模60计数器，输入信号 有计数使能en、清零clear、时钟clk；输出信号有ql0、 ql1、ql2、ql3、qh0、qh1、qh2以及进位输出。调用库中 已有的元件符号74161、三输入与非门nand3、非门not等， 构成符合要求的计数器，图9.1是模60计数器的原理图。
图9.2 顶层clock.gdf文件
•
对顶层设计文件clock.gdf进行编译和仿真，调整仿真
时间和栅格尺寸，观察仿真波形。在Option菜单下选择Grid
Size调整显示栅格的大小。在File菜单下选择End Time设置
仿真时间。利用左侧工具栏上的波形绘制图标，可以方便地
对波形文件进行编辑，如输入时钟信号clk，en和clr设置为
9.1 时钟电路的设计与实现
数字系统设计一般采用自顶向下的层次化设计方
法，在MAX+plusⅡ环境下可利用层次化设计方法实现 自顶向下的设计。电路设计时，分析设计要求，划分 模块，进行低层设计，然后进行顶层设计的连接。下 面以图形和文本混合输入为例，设计一个时钟电路， 时钟电路由模60计数器构成秒、分电路，模24计数器 构成小时电路，生产各模块的符号文件，最后用时、 分、秒模块构成顶层时钟电路。
clr:in std_logic;
clk:in std_logic;
cont:out std_logic;
qh:buffer std_logic_vector(3 downto 0);
ql: buffer std_logic_vector(3 downto 0));
END ;
-----------------------------
9.1.1 模24计数器的VHDL设计
1. 实体端口定义 模24的计数器的实体端口定义如下：
ENTITY cntm24v IS PORT(en: IN std_logic;
clr:in std_logic; clk:in std_logic; cont:out std_logic; qh:buffer std_logic_vector(3 downto 0);
图9.1 模60计数器原理图
9.1.3 顶层文件设计
• 执行菜单File下的建立新文件，文件名为clock.gdf。在 clock.gdf空白处双击鼠标左键，打开Enter symbol对话框 选择调用的元件，在元件列表区可看到已经生成的两个元件 cntm24和cntm60，调用cntm24和cntm60，连接构成时钟电路 的顶层设计文件，clock.gdf文件如图9.2所示。
end if;
•
end if;
•
end if;
•
end process;
• end beh;
• 完成模24计数器的设计，且仿真通过之后，执行菜单 File下的Create Default Symbol命令，生成符号cntm24v， 该符号将成为当前项目库中的一个元件。
9.1.2 模60计数器的原理图设计
•
ql<="0000";
•
elsif (clk'event and clk='1')then
•
IF(en='1')THEN
•
if(ql=3)then
•
ql<="0000";
•
if(qh=2)then
•
qh<="0000";
•
else
•
qh<=qh+1;
•
end if;
•
else
•
ql<=ql+1;
•
图9.4 clock.gdf的层次结构
由图9.4可见，顶层clock.gdf调用cntm24v符号和 cuntm60符号，cntm24v符号是文本编辑生成的符号文件； cuntm60符号是图形编辑生成的符号文件。 符号cntm24v和 cuntm60又各自调用了LPM库中的宏单元LMP-ADD-SUB:120和 74160符号。
第九章 数字系统设计与实现
9.1 时钟电路的设计与实现 9.2 UART数据接收发送电路设计与实现 9.3 人机接口电路的设计与实现 9.4 8255并行接口电路的设计与实现
• 9.1 时钟电路的设计与实现 • 9.1.1 模24计数器的VHDL设计 • 9.1.2 模60计数器的原理图设计 • 9.1.3 顶层文件设计
高电平等。波形文件保存为clock .scf，接下来对该文件进
行仿真。
•
打开仿真器窗口，单击Start按钮，开始仿真，得到如
图9.3所示的仿真波形，观察时、分、秒之间的进位关系。
选择芯片，分配引脚，再次进行编译，正确后将设计配置到
芯片。
• 图9.3 clock.gdf仿真波形
• 完成全部设计后，在菜单MAX+plusⅡ下选择Hierarchy Display命令，显示clock文件层次结构如图9.4所示。
• 9.2 UART数据接收发送电路设计与实现
•
9.2.1 UART程序设计
•Fra Baidu bibliotek
9.2.2 UART程序仿真
• 9.2 UART数据接收发送电路设计与实现
通用异步数据接收发送方式UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）不仅能实现接收 发送方相互之间通讯，同时还能满足PC机、微处理器等 设备之间的数据通信。