跪求电子系统设计方案

第1章 概 述 21世纪人类将全面进入信息化社会，对微电子信息技术和微电子VLSI基础技术将不断提出更高的发展要求，微电子技术仍将继续是21世纪若干年代中最为重要的和最有活力的高科技领域之一。

而集成电路(IC)技术在微电子领域占有重要的地位。

伴随着IC技术的发展，电子设计自动化(Electronic Design Automation EDA)己经逐渐成为重要设计手段，其广泛应用于模拟与数字电路系统等许多领域。

VHDL是广泛使用的设计输人硬件语言，可用于数字电路与系统的描述、模拟和自动设计.CPLD/FPGA(复杂可编程逻辑器件/现场可编程门阵列)为数字系统的设计带灵活性，兼有串！并行工作方式和高集成度！高速！高可靠性等明显的特点，CPLD/FPGA的时钟延迟可达纳秒级，结合其并行工作方式，在超高速领域和实时测控方面有非常广泛的应用。

本次设计的目的是使用可编程逻辑器件设计一个专用的A/D转换器的控制器，取代常用的微控制器，用于数据采集。

本文讲述对A/D进行数据采样控制。

设计要求用一片CPLD/FPGA，模数转换控制器ADC和LED显示器构成一个数据采集系统，用CPLD/FPGA实现数据采集中对A/D 转换，数据运算，及有关数据的显示控制。

课题除了学习相应的硬件知识外，还要学习如何使用VHDL语言设计可编程逻辑器件。

未来的EDA技术向广度和深度两个方向发展. (1)在广度上，EDA技术会日益普及.在过去，由于EDA软件价格昂贵，对硬件环境要求高，其运行环境是工作站和UNIX操作系统.最近几年，EDA软件平台化进展迅速，这些PC平台上的EDA软件具有整套的逻辑设计、仿真和综合工具.随着PC机性能的提高，PC平台上的软件功能将会更加完善. (2)在深度上，EDA技术发展的下一步是ESDA伍electronic System Design Automation电子系统设计自动化)和CE (Concurrent Engineering并行设计工程).目前的各种EDA工具，如系统仿真，PCB布线、逻辑综合、DSP设计工具是彼此独立的.随着技术的发展，要求所有的系统工具在统一的数据库及管理框架下工作，由此提出了ESDA和CE概念。

第2章 EDA的发展历程及其应用 2.1电子设计自动化(EDA)发展概述 2.1.1什么是电子设计自动化(EDA ) 在电子设计技术领域，可编程逻辑器件(如PLD, GAL)的应用，已有了很好的普及。

这些器件为数字系统的设计带来极大的灵活性。

由于这类器件可以通过软件编程而对其硬件的结构和工作方式进行重构，使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。

这一切极大地改变了传统的数字系统设计方法、设计过程、乃至设计观念。

电子设计自动化(EDA)是一种实现电子系统或电子产品自动化设计的技术，它与电子技术、微电子技术的发展密切相关，吸收了计算机科学领域的大多数最新研究成果，以高性能的计算机作为工作平台，是20世纪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技术就是以计算机为工具，在EDA软件平台上，根据硬件描述语言HDL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、布局线、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。

设计者的工作仅限于利用软件的方式来完成对系统硬件功能的描述，在EDA工具的帮助下和应用相应的FPGA/CPLD器件，就可以得到最后的设计结果。

尽管目标系统是硬件，但整个设计和修改过程如同完成软件设计一样方便和高效。

当然，这里的所谓EDA主要是指数字系统的自动化设计，因为这一领域的软硬件方面的技术已比较成熟，应用的普及程度也已比较大。

而模拟电子系统的EDA正在进入实用，其初期的EDA工具不一定需要硬件描述语言。

此外，从应用的广度和深度来说，由于电子信息领域的全面数字化，基于EDA的数字系统的设计技术具有更大的应用市场和更紧迫的需求性。

2.1.2 EDA的发展历史 EDA技术的发展始于70年代，至今经历了三个阶段。

电子线路的CAD(计算机辅助设计)是EDA发展的初级阶段，是高级EDA系统的重要组成部分。

它利用计算机的图形编辑、分析和存储等能力，协助工程师设计电子系统的电路图、印制电路板和集成电路板图；采用二维图形编辑与分析，主要解决电子线路设计后期的大量重复性工作，可以减少设计人员的繁琐重复劳动，但自动化程度低，需要人工干预整个设计过程。

这类专用软件大多以微机为工作平台，易于学用，设计中小规模电子系统可靠有效，现仍有很多这类专用软件被广泛应用于工程设计。

80年代初期，EDA技术开始技术设计过程的分析，推出了以仿真(逻辑模拟、定时分析和故障仿真)和自动布局与布线为核心的EDA产品，这一阶段的EDA已把三维图形技术、窗口技术、计算机操作系统、网络数据交换、数据库与进程管理等一系列计算机学科的最新成果引入电子设计，形成了CAE—计算机辅助工程。

也就是所谓的EDA技术中级阶段。

其主要特征是具备了自动布局布线和电路的计算机仿真、分析和验证功能。

其作用已不仅仅是辅助设计，而且可以代替人进行某...

什么是软件系统架构设计

软件架构(software architecture)是一系列相关的抽象模式，用于指导大型软件系统各个方面的设计。

软件架构是一个系统的草图。

软件架构描述的对象是直接构成系 统的抽象组件。

各个组件之间的连接则明确和相对细致地描述组件之间的通讯。

在实现阶段，这些抽象组件被细化为实际的组件，比如具体某个类或者对象。

在面向 对象领域中，组件之间的连接通常用接口_(计算机科学)来实现。

软件体系结构是构建计算机软件实践的基础。

与建筑师设定建筑项目的设计原则和目标，作为绘图员画图的基础一样，一个软件架构师或者系统架构师陈述软件构架以作为满足不同客户需求的实际系统设计方案的基础。

软件构架是一个容易理解的概念，多数工程师(尤其是经验不多的工程师)会从直觉上来认识它，但要给出精确的定义很困难。

特别是，很难明确地区分设计和构架：构架属于设计的一方面，它集中于某些具体的特征。

在“软件构架简介”中，David Garlan 和 Mary Shaw 认为软件构架是有关如下问题的设计层次：“在计算的算法和数据结构之外，设计并确定系统整体结构成为了新的问题。

结构问题包括总体组织结构和全局控制结构；通信、同步和数据访问的协议；设计元素的功能分配；物理分布；设计元素的组成；定标与性能；备选设计的选择。

但构架不仅是结构；IEEE Working Group on Architecture 把其定义为“系统在其环境中的最高层概念”。

构架还包括“符合”系统完整性、经济约束条件、审美需求和样式。

它并不仅注重对内部的考虑，而且还在系统的用户环境和开发环境中对系统进行整体考虑，即同时注重对外部的考虑。

在Rational Unified Process 中，软件系统的构架(在某一给定点)是指系统重要构件的组织或结构，这些重要构件通过接口与不断减小的构件与接口所组成的构件进行交互。

从和目的、主题、材料和结构的联系上来说，软件架构可以和建筑物的架构相比拟。

一个软件架构师需要有广泛的软件理论知识和相应的经验来事实和管 理软件产品的高级设计。

软件架构师定义和设计软件的模块化，模块之间的交互，用户界面风格，对外接口方法，创新的设计特性，以及高层事物的对象操作、逻辑和流程。

一般而言，软件系统的架构(Architecture)有两个要素： 它是一个软件系统从整体到部分的最高层次的划分。

一个系统通常是由元件组成的，而这些元件如何形成、相互之间如何发生作用，则是关于这个系统本身结构的重要信息。

详细地说，就是要包括架构元件(Architecture Component)、联结器(Connector)、任务流(Task-flow)。

所谓架构元素，也就是组成系统的核心＂砖瓦＂，而联结器则描述这些元件之间通讯的路径、通讯的机制、通讯的预期结果，任务流则描述系统如何使用这些元件和联结器完成某一项需求。

建造一个系统所作出的最高层次的、以后难以更改的，商业的和技术的决定。

建造一个系统之前会有很多的重要决定需要事先作出，而一旦系统开始进行详细设计甚至建造，这些决定就很难更改甚至无法更改。

显然，这样的决定必定是有关系统设计成败的最重要决定，必须经过非常慎重的研究和考察。

设计软件系统结构的具体办法有哪些

结构化程序设计由于采用了模块分解与功能抽象，程序的可重用性差。

由于图形用户界面的应用，程序运行由顺序运行演变为事件驱动，它把数据和处理数据的过程分离为相互独立的实体。

当数据结构改变时、选择和循环三种基本结构组成，便于开发和维护；每一模块内部均是由顺序、逐步求精；其程序结构是按功能划分为若干个基本模块；各模块之间的关系尽可能简单，在功能上相对独立，自顶向下、分而治之的方法，从而有效地将一个较复杂的程序系统设计任务分解成许多易于控制和处理的子任务，使得软件使用起来越来越方便。

虽然结构化程序设计方法具有很多的优点，对这种软件的功能很难用过程来描述和实现；其模块化实现的具体方法是使用子程序，但它仍是一种面向过程的程序设计方法，但开发起来却越来越困难，所有相关的处理过程都要进行相应的修改，每一种相对于老问题的新方法都要带来额外的开销结构化程序设计的思路是：自顶向下