1、 1 1 概述 1.1FPGA 概述 随着世界范围内城市化和机动化进程的加快，城市交通越来越成为一个全球化的问题。城市交 通基础设施供给滞后于高速机动化增长需求，道路堵塞日趋加重，交通事故频繁，环境污染加剧等 问题普遍存在。目前，全国大中城市普遍存在着道路拥挤、车辆堵塞、交通秩序混乱的现象，交通 事故频发，这给人民的生命财产安全带来了极大的损失。如何解决城市交通问题已成为全社会关注 的焦点和大众的迫切呼声。探究城市交通发展中存在问题的原因，无论是从宏观上还是从微观上分 析，其根本原因在于城市交通系统的管理机制不适应。城市交通控制系（UTC ，Urban Traffic Control Syst
2、em）是现代城市智能交通系统（IDJ ，Intelligent transport system）的组成之一， 主要用于城市道路交通的控制与管理。 城市平交路口实现交通信号控制是城市交通管理现代化的基 本标志之一，是提高交通管理效能的重要技术手段。路口信号控制器是控制交叉路口交通信号的设 备，它是交通信号控制的重要组成部分。各种交通控制方案，最终都要由路口信号控制器来实现。 为了确保十字路口的行人和车辆顺利、畅通地通过,往往采用电子控制的交通信号来进行指挥。伴 随着社会的发展以及人类生活水平的提高,汽车的数量在不断增加，EDA 技术的发展和应用领域也 在不断的扩大与深入，机械、电子、通信、航空
3、航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域 的重要性日益突出。利用 EDA 技术设计交通灯来完成这个需求就显的更加迫切，同样也是非常的实 用和合理。 FPGA(现场可编程门阵列)和 CPLD（复杂可编程逻辑器件）都是可编程逻辑器件，他们是在 PAL,GAL 等逻辑器件的基础上发展起来的。同以往的 PAL,GAL 相比较 FPGA/CPLD 的规模比较大，它 可以替代几十甚至几千块通用 IC 芯片。这样的 FPGA/CPLD 上就是一个子系统部件。这种芯片收到 世界范围内电子工程设计人员的广泛关注和普遍欢迎。 比较典型的就是 Altera 公司和 Xilinx 公司 的 CPLD 器件系列和
4、FPGA 器件系列，他们开发较早，占用了较大的 PLD 市场。 FPGA/CPLD 芯片都是特殊的 ASIC 芯片，除了具有 ASIC 的特点外，还具有以下几个优点： 随着 VLSI(超大集成电路)工艺的不断提高单一芯片内部可以容纳上百万个晶体管，FPGA/CPLD 芯片的规模也越来越大，其单片逻辑门数已达上百万门，它所实现的功能也越来越强，同时也可以 实现系统集成，即片上系统 SOC。 FPGA/CPLD 芯片在出厂之前都做过百分之百的测试，不需要设计人员承担芯片风险和费用，设 计人员只需在自己的实验室就可以通过相关的软硬件环境来完成芯片的最终功能设计。所以， FPGA/CPLD 的资金投入
5、就少，减少了潜在的花费。 用户可以反复的编程，擦除，使用或者在外围电路不动的情况下用不同软件就可实现不同的功 能。FPGA/CPLD 软件包中有各种输入工具和仿真工具，及版图设计工具和编程器等全线产品，电路 设计人员在很短的时间内就可完成电路的输入，编译，优化，仿真，直至最后芯片的制作。当电路 有少量的改动，更能显示 FPGA/CPLD 的优势。 1.2:FPGA 设计交通灯的意义 FPGA 是一个功能强大的可编程逻辑芯片， 采用FPGA 设计 ASIC 电路， 用户不需要投片生产， 基于 FPGA 交通灯控制器设计 2 就能得到所需的芯片。FPGA 内部有丰富的触发器和 I/O 引脚。FPG
6、A 是 ASIC 电路中设计周期最 短、开发费用最低、风险最小的器件之一。FPGA 采用高速 CHMOS 工艺，功耗低，可以与 CMOS、 TTL 电平兼容。所以用 FPGA 完成交通灯的设计合理可行。 1.3：硬件描述语言 VHDL 硬件描述语言 HDL 是 EDA 技术的重要组成部分，常见的 HDL 有下列几种：VHDL、Verilog HDL、 System Verilog、和 System C。其中 VHDL、Verilog 在现在 EDA 设计中使用最多，也得到几乎所 有的主流 EDA 工具的支持。 VHDL 的英文全名是 VHSIC（Very High Speed Integrated Circuit） Hardware Description Language，于 1983 年有美国国防部（DOD）发起创建，由 IEEE(The Institute of Electrical and Electronics Engineers)进一步发展并在 1987 年作为“IEEE 标准 1076”发布。从此，VHDL 成为 硬件描述语言的业界标准之一。自 IEEE 公布了 VHD
