基于FPGA的汽车尾灯控制毕业设计

基于FPGA的汽车尾灯控制毕业设计

目录

摘要 (Ⅰ)

Abstract (Ⅱ)

绪论 (1)

1 课题理论基础EDA技术 (2)

1.1 EDA简介 (2)

1.2 VHDL语言 (2)

1.2.1 VHDL语言特点 (2)

1.3FPGA (3)

1.4 Quartus II集成开发环境 (3)

1.4.1 Quartus II简介 (3)

1.4.2 Quartus II 的使用步骤 (3)

2 系统的总体设计 (7)

2.1 系统总体介绍 (7)

2.2 系统功能分析 (7)

2.3 系统设计流程 (8)

2.3.1 设计流程 (8)

2.3.2 设计思路 (8)

3 系统功能模块详细设计 (9)

3.1 主控制模块CTRL的设计与实现 (9)

3.2 左侧尾灯控制模块LC的设计与实现 (11)

3.3 右侧尾灯控制模块RC的设计与实现 (13)

3.4 时钟分频模块 SZ的设计与实现 (15)

3.5 刹车、夜间行驶功能和元件例化 (17)

3.6 顶层文件结构设计 (19)

4 系统运行结果 (21)

4.1 管脚绑定…………………………………………………………………………………

21

4.2 模块工作状态分析 (21)

4.2.1 主控制模块CTRL……………………………………………………………………

21

4.2.2 左侧尾灯控制模块LC (21)

4.2.3 右侧尾灯控制模块RC (22)

4.2.4 时钟分频模块SZ (22)

结论 (24)

致谢 (26)

参考文献 (27)

绪论

在当今社会中，汽车已渐渐成为了我们日常必不可少的一部分，而信息时代的发展使得数字时代已经成为一种现实，并且无时无刻不在影响着人们的日常生活，因此将其结合发展是时代的必然。汽车使用的越来越多，那么人们的要求就会越来越大，虽然汽车尾灯控制系统在设计诞生以来经过了无数次的改进和广泛的应用，但人们对汽车尾灯控制系统的认识还存在许多的局限性，尾灯控制还有待我们进行研究和探讨。在控制中心我们还可以加入现代化元素，如自动开门、报警系统、方向盘锁、汽车便设等等，总之，其中的发展大大的超乎我们的想象。而我们需要一套更加快捷、可靠、合理与安全的设计方法，以便更好的为我们国家的发展和人们生活服务。因此，进行汽车尾灯控制设计研究，具有非常深远的实际和理论意义。

汽车尾灯可以表示车身宽度、提示转向提示、刹车双闪转向灯报警或警示；汽车尾灯控制是汽车在白天或晚上行驶时司机在刹车、转弯时发出的指令会传送至主控芯片，芯片会发出指令让尾灯进行相应的显示而实现相应的功能，而让驾驶更加安全。

1 课题理论基础EDA技术

1.1 EDA简介

EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言HDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。EDA技术主要包括VHDL语言、FPGA（现场可编程门阵列）、以及Quartus II集成开发环境【1】。

1.2 VHDL语言

VHDL主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式和描述风格与句法是十分类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体（可以是一个元件，一个电路模块或一个系统）分成外部（或称可视部分，及端口）和部（或称不可视部分），既涉及实体的部功能和算法完成部分。在对一个设计实体定义了外部界面后，一旦其部开发完成后，其他的设计就可以直接调用这个实体。这种将设计实体分成外部分的概念是VHDL系统设计的基本点。

1.2.1 VHDL语言特点

（1）VHDL 语言功能强大，设计方式多样

VHDL 语言具有强大的语言结构，只需采用简单明确的VHDL语言程序就可以描述十分复杂的硬件电路。同时，它还具有多层次的电路设计描述功能。此外，VHDL 语言能够同时支持同步电路、异步电路和随机电路的设计实现，这是其他硬件描述语言所不能比拟的。VHDL 语言设计方法灵活多样，既支持自顶向下的设计方式，也支持自底向上的设计方法；既支持模块化设计方法，也支持层次化设计方法。

（2）VHDL 语言具有强大的硬件描述能力

VHDL 语言具有多层次的电路设计描述功能，既可描述系统级电路，也可以描述门级电路；描述方式既可以采用行为描述、寄存器传输描述或者结构描述，也可以采用三者的混合描述方式。同时，VHDL 语言也支持惯性延迟和传输延迟，这样可以准确地建立硬件电路的模型。VHDL 语言的强大描述能力还体现在它具有丰富的数据类型。VHDL 语言既支持标准定义的数据类型，也支持用户定义的

数据类型，这样便会给硬件描述带来较大的自由度。

（3）VHDL 语言具有很强的移植能力

VHDL 语言很强的移植能力主要体现在：对于同一个硬件电路的 VHDL 语言描述，它可以从一个模拟器移植到另一个模拟器上、从一个综合器移植到另一个综合器上或者从一个工作平台移植到另一个工作平台上去执行。

（4）VHDL 语言的设计描述与器件无关

采用 VHDL 语言描述硬件电路时，设计人员并不需要首先考虑选择进行设计的器件。这样做的好处是可以使设计人员集中精力进行电路设计的优化，而不需要考虑其他的问题。当硬件电路的设计描述完成以后，VHDL 语言允许采用多种不同的器件结构来实现。

（5）VHDL 语言程序易于共享和复用

VHDL 语言采用基于库 ( library) 的设计方法。在设计过程中，设计人员可以建立各种可再次利用的模块，一个大规模的硬件电路的设计不可能从门级电路开始一步步地进行设计，而是一些模块的累加。这些模块可以预先设计或者使用以前设计中的存档模块，将这些模块存放在库中，就可以在以后的设计中进行复用【4】。

1.3 FPGA

FPGA（现场可编程门阵列）是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点【2】。

1.4 Quartus Ⅱ集成开发环境

1.4.1 QuartusⅡ简介

软件界面友好，使用便捷，功能强大，是一个完全集成化的可编程逻辑设计环境，是先进的EDA工具软件。该软件具有开放性、与结构无关、多平台、完全集成化、丰富的设计库、模块化工具等特点，支持原理图、VHDL、VerilogHDL 以及AHDL（Altera Hardware Description Language）等多种设计输入形式，嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程。

1.4.2 QuartusⅡ的使用步骤

1、新建一个工程

1）选择菜单命令File|New Project Wizard ,点击next将弹出如图所示对