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1、文献综述 随着微电子技术的飞速进步,电子学进入了一个崭新的时代,其特征是电子技术的应用正以空前规模和速度渗透到各行各业。现场可编程器件的广泛应用,为各行业的电子系统设计工程师自行开发本行业专用的ASIC提供了技术和物质条件。FGPA器件作为当今电子设计领域应用最广泛的可编程器件之一,其原因是多方面的,FGPA器件高集成度、可现场修改、开发周期短等优点满足了从军用到民用、从高端到低端的大多数电子设计领域的需求。而FGPA器件从出现至今只有短短二十年的发展历史,有很多电子设计工程师以至FPGA产品的用户对这一器件的特性、优势还不是非常了解,部分有经验的设计师依然习惯于用单片机等传统工具从事电路设计
2、,这样就影响了电子产品的市场竞争力,也忽略了产品的升级空间。因此,十分有必要对FPGA这一族器件进行全面细致的分析研究,从而更好地利用FPGA的优势为电子设计服务。目前以硬件描述语言（Verilog-HDL或VHDL）所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至FPGA上进行测试，是现代IC设计验证的技术主流。这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路（比如AND、OR、XOR、NOT）或者更复杂一些的组合功能比如解码器或数学方程式。在大多数的FPGA里面，这些可编辑的元件里也包含记忆元件例如触发器（Flipflop）或者其他更加完整的记忆块。FPGA采用了逻辑单元阵列（LO
3、A，Logic Cell Arry）这样一个新概念，内部包括可配置逻辑模块（CLB，Configurable Logic Block）、输入输出模块（IOB，Input Output Block）和内部连线（Interconnect）三个部分。现在越来越多的系统厂商选用FPGA来实现最终产品，或为大型ASIS和SOC设计做初期的原型设计。在FPGA上可以用于ASIC相当的速度验证和调试产品的功能，可节约数月的时间并且避免了重新掩膜的风险。广泛的应用和优越的性能必将促进FPGA的发展，其发展趋势主要有以下几个趋势：（1）与DSP结合，性能不断提升：FPGA实现柱子信号黑醋栗最显著的特点就是高速性
4、能好。VHDL寓言描述的系统是以并行的方式工作的。（2）IP库的利用：当前具有IP内核的系统级FPGA的开发主要有两个方面，一方面是FPGA厂商将IP硬核嵌入到FPGA器件中，另一方面是大理扩充优化的IP软核，用户可以直接利用这些预定义的、经过测试和验证的IP核资源，有效的完成复杂的片上系统设计。（3）可编程系统芯片（SOPC）的发展：系统级设计是吧一个应用当做一个并行的通信任务系统的设计。着重点放在设计活动的并行性以及在整个应用中利用高度并发的，平行的特性。采用 VHDL语言设计一个复杂的电路系统, 运用自顶向下的设计思想, 将系统按功能逐层分割的层次化设计方法进行设计。在顶层对内部各功能块
5、的连接关系和对外的接口关系进行了描述, 而功能块的逻辑功能和具体实现形式则由下一层模块来描述。结合参考的文献，对本课题的研究大致分为以下几个功能模块：1、车票选择模块：对顾客所需购买车票的选择或者通过输入出站口进行判别票价选择车票。2、钱币处理模块：对顾客投入的三种钱币（一元、五元、十元）进行计算，算出投入的总钱数。3、余额计算模块：计算投入钱币是否足够支付进行判断。如果投入金额足够，则出票并且找零，如果投入金额不足，询问是否继续投币，如果不继续投币，则不出票并且退款。4、显示功能模块：主要完成显示乘客所选线路、票价、购买票数、投入钱数以及回找余额。程序实现相关流程：1、选择乘客所购买的票价或
6、者选择出站口由系统决定票价。2、乘客选择购买票的数量。3、乘客投入钱币。4、程序计算需要价格与投入价格，二者相比较，如果投入金额大于等于需要金额，则出票找零，如果投入金额小于需要票价，则让顾客继续投币知道金额符合要求，如若顾客无法投入需要的金额，则系统选择退款，并且返还已投入的钱币。运用自顶向下的设计思想, 编程时分别对车票选择模块、钱币处理模块、余额计算模块、显示功能模块等电路模块进行VHDL文本描述 ,使每个电路模块以及器件都以文本的形式出现 ,然后通过编译、波形分析、仿真、调试来完善每个器件的功能。单个器件制作完成后 , 然后将它们生成库文件 ,并产生相应的符号 ,最后用语言将各个已生成
7、库文件的器件的各个端口连接在一起 ,从而形成了系统主电路的软件结构。在上述工作的基础上 ,再进行波形分析、仿真调试便完成整个软件设计。参考文献1王红，彭亮，于宗光.FPGA现状与发展趋势J，电子与封装，2007,7（7）:32-3.2方恺晴，徐成，刘峰.基于EDA技术的教学型CPU的设计与实现J.实验技术与管理，2005,22（9）：41-43.3包晗FPGA器件的应用研究，(硕士学位论文)，20064王雯隽基于Verilong-HDL自动售货机的设计与实现J200555边计年, 薛宏熙. 用 VHDL 设计电子线路 M . 北京: 清华大学出版社, 20006邱腾禄，FPGA、DDS理论研究及在电子技术教学实验中的应用:(硕士学位论文).西北工业大学,2001年.7魏思奥，基于FPGA设计地铁自动售票系统，(硕士学位论文)，2010
