1、目 录 1.引 言 . 1 1.1 设计的目的 1 1.2 设计的基本内容 1 1.3 EDA 的介绍 1 1.3.1 EDA 技术的概念. 1 1.3.2 EDA 技术的特点. 2 1.3.3 EDA 设计流程. 2 1.4 硬件描述语言（VHDL） 2 1.4.1 VHDL 的介绍 2 1.4.2 VHDL 语言的特点 3 2.总体设计 . 4 2.1 需求分析 4 2.2 汽车尾灯控制器的工作原理 4 2.3 汽车运行状态表和总体框图 5 3.详细设计 . 6 3.1 各组成模块 6 3.2 时钟分频模块 6 3.3 汽车尾灯主控模块 6 3.4 左边灯控制模块 7 3.5 右边灯控制模
2、块 9 4.系统仿真与调试 10 4.1 分频模块仿真及分析 . 10 4.2 汽车尾灯主控模块仿真及分析 . 10 4.3 左边灯控制模块仿真及分析 . 11 4.4 右边灯控制模块仿真及分析 . 11 4.5 整个系统仿真及分析 . 12 4.6 总体设计电路图. 12 总结 13 参考文献 14 1 1.引 言 随着社会的发展，科学技术也在不断的进步，状态机的应用越来越广泛。现代 交通越来越拥挤，安全问题日益突出，在这种情况下汽车尾灯控制器的设计成为解 决交通安全问题一种好的途径。在本课程设计根据状态机原理1实现了汽车尾灯常 用控制。 1.1 设计的目的 本次设计的目的就是通过实践深入理
3、解计算机组成原理，了解 EDA 技术2并掌 握 VHDL 硬件描述语言的设计方法和思想。以计算机组成原理为指导，通过学习的 VHDL 语言结合电子电路的设计知识理论联系实际，掌握所学的课程知识和基本单 元电路的综合设计应用。通过对实用汽车尾灯控制器3的设计，巩固和综合运用所 学知识，提高 IC 设计能力，提高分析、解决计算机技术实际问题的独立工作能力。 1.2 设计的基本内容 根据计算机中状态机原理，利用 VHDL 设计汽车尾灯控制器的各个模块，并使 用 EDA 工具对各模块进行仿真验证。汽车尾灯控制器的设计分为 4 个模块：时钟 分频模块、汽车尾灯主控模块，左边灯控制模块和右边灯控制模块。把
4、各个模块整 合后就形成了汽车尾灯控制器。通过输入系统时钟信号和相关的汽车控制信号，汽 车尾灯将正确显示当前汽车的控制状态。 1.3 EDA 的介绍 1.3.1 EDA1.3.1 EDA 技术技术的的概念概念 EDA 是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写，在 20 世 纪 90 年代初从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测 试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。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
5、、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。 2 1.3.2 EDA1.3.2 EDA 技术技术的的特点特点 利用 EDA 技术进行电子系统的设计，具有以下几个特点： 用软件的方式设 计硬件； 用软件方式设计的系统到硬件系统的转换是由有关的开发软件自动完 成的； 设计过程中可用有关软件进行各种仿真； 系统可现场编程， 在线升级； 整个系统可集成在一个芯片上，体积小、功耗低、可靠性高。因此，EDA 技术 是现代电子设计的发展趋势。 1.3.3 EDA1.3.3 EDA 设计流程设计流程 典型的 EDA 设计流程如下: 1、文本/原理图编辑与修改。首
6、先利用 EDA 工具的文本或图形编辑器将设计者 的设计意图用文本或图形方式表达出来。 2、编译。完成设计描述后即可通过编译器进行排错编译，变成特定的文本格 式，为下一步的综合做准备。 3、 综合。将软件设计与硬件的可实现性挂钩，是将软件转化为硬件电路的关 键步骤。 4、 行为仿真和功能仿真。利用产生的网表文件进行功能仿真，以便了解设计 描述与设计意图的一致性。 5、适配。利用 FPGA/CPLD 布局布线适配器将综合后的网表文件针对某一具体 的目标器件进行逻辑映射操作，其中包括底层器件配置、逻辑分割、逻辑优化、布 局布线。适配报告指明了芯片内资源的分配与利用、引脚锁定、设计的布尔方程描 述情况。 6、 功能仿真和时序仿真。 7、 下载。如果以上的所有过程都没有发现问题，就可以将适配器产生的下载 文件通过 FPGA/CPLD 下载电缆载入目标芯片中。 8、 硬件仿真与测试。 1.4 硬件描述语言（VHDL） 1.4.11.4.1 VHDLVHDL 的介绍的介绍 VHDL(Very-High-Speed Integrated Circuit
