基于VHDL彩灯控制器设计

周 婷

（重庆师范大学涉外商贸学院，中国 重庆 401520）

0 引言

电子设计自动化 （EDA）技术就是依赖功能强大的计算机，在EDA工具软件平台上，对以硬件描述语言VHDL为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动地完成逻辑优化和仿真测试，直至实现既定的电子线路系统功能[1]。由美国国防部主持开发的VHDL语言是一种可用于数字电路描述和综合的高级语言[2]，如果结合VHDL语言仿真电路进行仿真和验证，可以尽早发现电路设计中的错误，从而缩短开发的周期，降低开发成本，提高系统的设计效率。

VHDL语言是目前应用最广泛的硬件描述语言之一。它是一种人和机器都能理解的高级语言，与具体的硬件电路没有关系，具有较高的易读性。它支持层次化结构设计，从系统整体要求出发，从上至下逐层设计直到最终生成器件，完成电路系统。一个完整的VHDL程序包括有库、包集合、实体、结构体，另外还有配置块[3]。它的最大特点是将一项工程设计分成了内部和外部，工程可以是目标系统、电路模块甚至一个元件。其中外部是系统的端口；内部则是不可视部分，其功能用程序设计好后可直接调用。

1 彩灯控制器的功能分析与设计

彩灯在生活中经常能够看到，并且给我们的生活增添了许多色彩。尤其在节假日，不仅闪烁着美丽耀眼的光芒，还能够烘托出节日的气氛。本文采用EDA技术，使用VHDL语言实现彩灯的控制。

在美国ALTERA公司的MAX＋PLUSⅡ平台上，使用VHDL硬件描述语言实现的彩灯控制电路的设计如下：在电路中以1代表灯亮，以0代表灯灭，由0、1按不同的规律组合代表不同的灯光图案，同时使其选择不同的频率，从而实现多种图案多种频率的花样功能显示。彩灯控制器的元件，Y[15..0]是彩灯控制器的输出端。reset是彩灯控制器的复位信号输入端，当复位信号reset=‘1’时，彩灯状态会和s0相同;否则，当有时钟信号来临时，会根据程序设置显示出彩灯的亮灭状态。en是彩灯循环方式控制信号输入端，当en=‘0’时，彩灯自左边第一个灯和中间分别向右边循环闪烁；当en=‘1’时，彩灯自右边第一个灯和中间分别向左边循环闪烁；否则，彩灯会呈现熄灭状态。

2 彩灯控制器VHDL语言设计

十六路彩灯显示系统控制器的主要VHDL语言程序代码如下所示：

图1 仿真时序图

3 仿真结果

利用MAXPLLUS2的原理图输入，以原理图的形式形成最后的十六路彩灯显示系统器件并且进行仿真。图1分别是彩灯自右边第一个灯和中间分别向左边循环闪烁，彩灯自左边第一个灯和中间分别向右边循环闪烁的仿真时序图（如图1）。

4 结束语

通过上述实验可知，本设计是可行的。仿真正确后通过下载电缆下载到CPLD／FPGA芯片上即可。芯片可以重复使用无数次。只要拥有计算机，配上相应的软件就可以随心所欲的改变彩灯的方式，而且不受时间的限制。

［1］赵刚,编.EDA技术简明教程[M].成都:四川大学出版社,2004.

［2］宋文好,等.数字电路的VHDL综合技术[J].现代计算机,2001(111):22-25.

［3］李光超.基于VHDL的循环码编译码器的设计[D].河北:北华航天工业学院,2012.