毕业设计（论文）-基于FPGA自动售货机控制器设计.doc

目录
第一章前言 8
第二章 EDA技术 9
EDA定义 9
系统级设计 11
EDA技术的主要特征及常用软件 13
第三章 FPGA 概述 17
FPGA简介 17
FPGA工作原理和配置模式 17
FPGA软、硬件仿真的相关介绍 19
用FPGA嵌入式处理器实现您的构想 20
第四章 FPGA自动售货机系统设计和开发 26
自动售货机主控制系统的组成和功能 26
26
自动售货机系统工作原理 27
主控制系统FPGA的软件设计及仿真 29
软件结构 29
投币模块功能仿真 29
商品选择模块功能仿真 30
退币模块功能仿真 30
价格比较模块功能仿真 30
自动售货机控制系统的实现 31
自动售货机功能描述及控制系统组成 31
自动售货机控制功能的状态描述 31
自动售货机功能控制模块的VHDL实现 31
投币输入信号电路的设计与实现 34
结论 36
致谢 37
参考文献 38
摘要
本论文简要介绍了FPGA的应用与发展情况,Altera的开发软件MAX+PLUS II的功能、以及运用该软件平台进行数字电路设计和方法;阐述了VHDL语言的一些特点及语法结构;介绍了自动售货机系统的基本原理、系统组成和主要功能;并分析了用VHDL语言开发自动售货机系统设计流程。该次设计利用Altera公司的开发软件MAX+PLUS II平台,采用VHDL硬件描述语言编程的设计方法设计系统核心电路的硬件程序,在软件MAX+PLUS II平台上进行编译和电路仿真,最后生成目标文件下载到实验台内的FPGA芯片以实现系统,并在实验台上对设计进行验证。
最终完成的自动售货机系统具有投币处理、商品选择、购货撤销、异常退币、计算机存货等主要功能,整个系统的开发体现了软件MAX+PLUS II软件平台上用VHDL设计数字控制系统的实用性。
【关键词】EDA;FPGA;VHDL
第一章前言
自动售货是20世纪70年代在日本、欧美发展起来的一种全新的消费方式,同时自动售货机又被称为24小时营业的微型自助超市,它的销货领域非常广泛,是发达国家商品零售的一种主要方式。自动售货机作为一种先进的消费方式,已经成为城市现代文明发达程度的重要标志,其新颖、时尚的购物方式,24小时营业的特点给人们生活带来了便利,美化城市环境,受到消费者的欢迎。
本论文系统地介绍了有关编程逻辑器件的基础知识以及相关软件的使用方法着重讲述了自动售货机的原理以及本次设计的思路和方法。第一章阐述了EDA技术的发展历史、基本特征以及Altera公司的一些器件、开发工具等。第二章简单介绍了FPGA的应用,现场可编程门阵列的出现是超大规模集成电路技术和计算机辅助设计技术发展的结果,它允许电路设计者利用基于计算机开发平台,经过设计输入、仿真、测试、和校验,直到达预期的效果。第三章介绍VHDL语言,其中主要介绍了VHDL语言的特点、优点,VHDL语言的基本程序结构、语法以及主要放的一些程序语句。第四章介绍了自动售货机的基本功能、外观及设计流程,同时也阐述自动售货机系统的设计实现,分析部分波形仿真结果并对设计的正确性进行验证。
第二章 EDA技术
EDA定义
EDA是电子设计自动化(Electronic Design Automation)缩写,是90年代初从CAD(计算机辅助设计)、CAM(计算机辅助制造)、CAT(计算机辅助测试)和CAE(计算机辅助工程)的概念发展而来的。EDA技术是以计算机为工具,根据硬件描述语言HDL( Hardware Description language)完成的设计文件,自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合及优化、布局布线、仿真以及对于特定目标芯片的适配编译和编程下载等工作。典型的EDA工具中必须包含两个特殊的软件包,即综合器和适配器。综合器的功能就是将设计者在EDA平台上完成的针对某个系统项目的HDL、原理图或状态图形描述,针对给定的硬件系统组件,进行编译、优化、转换和综合,最终获得我们欲实现功能的描述文件。综合器在工作前,必须给定所要实现的硬件结构参数,它的功能就是将软件描述与给定的硬件结构用一定的方式联系起来。也就是说,综合器是软件描述与硬件实现的一座桥梁。综合过程就是将电路的高级语言描述转换低级的、可与目标器件FPGA/CPLD相映射的网表文件。
适配器的功能是将由综合器产生的王表文件配置与指定的目标器件中,产生最终的下载文件,