EDA基于FPGA的16×16点阵汉字显示.docVIP

江西理工大学应用科学学院 SOPC/EDA综合课程设计报告 设计题目： 基于FPGA的16*16点阵汉字显示设计 设 计 者： 学 号： 班 级： 指导老师： 王忠锋 完成时间： 2012年1月6日 设计报告 综合测试 总评 格式 （10） 内容 (40) 图表 （10） 答辩 （20） 平时 （20） 目 录 前 言 3 第一章 基本概要 4 1.1 EDA的基本特征和设计流程 4 1.2 LED点阵显示特点 4 1.3 FPGA基本特点和设计的特点 5 第二章 系统设计 7 2.1设计任务与要求 7 2.1.1设计要求 7 2.1.2 要求分析 7 2.2.设计方案 7 2.3.LED的显示原理 8 2.4系统设计原理 8 第三章 系统子程序设计 10 3.1 32进制计数器设计 10 3.2 16进制计数器设计 11 3.3 列驱动设计 13 3.4 行驱动设计 15 第四章 原理图仿真波形 36 第五章 课程设计体会 37 参考文献 38 现代文明的一个明显特征是城市中随处可见的五颜六色的广告宣传，其中大多都是由LED点阵制作的汉字或图形广告，广泛应用在银行、医院、酒店、火车站、运动场馆等各种公共场所。 汉字转动显示器的传统设计方法是用单片机来控制的，固然单片机方案具有价格低廉，程序编程灵活等特点，但由于单片机硬件资源 术具有系统设计效率高、集成度好、必威体育官网网址性强、易的限制，未来对设计的变更和升级，总是要付出较多研发经费和较长投放市场周期的代价，甚至有可能需要重新设计。况且，在以显示为主的系统中，单片机的运算和控制等主要功能的利用率很低，单片机的上风得不到发挥，相当于很大的资源浪费。 采用EDA技术的自顶向下的模块化设计方法，借助相关开发软件，例如QualtusⅡ软件，将硬件描述语言——VHDL程序固化于具有丰富I／O口、内部逻辑和连线资源的FPGA(现场可编程门阵列)中。该技于修改、易于实现等优点，成为当今数字 第 一 章 基本概要 1.1 EDA的基本特征和设计流程 EDA技术是采用高级语言描述，具有系统级仿真和综合能力，它主要采用并行工程(Concurrent Engineering)设计和自顶向下(Top-down)设计方法，其基本思想是从系统总体要求出发，分为行为描述、寄存器传输级描述、逻辑综合三个层次，将设计内容逐步细化，最后完成整体设计，这是一种全新的设计思想与设计理念。 EDA技术是将传统的“电路设计——硬件搭试——调试焊接”模式变为“功能设计——软件模拟——编程下载”方式，设计人员只需一台微机和相应的开发工具即可研制出各种功能电路。EDA技术将电子产品设计从软件编译、 逻辑化简、 逻辑综合、 仿真优化、 布局布线、 逻辑适配、 逻辑影射、 编程下载 、生成目标系统的全过程在计算机及其开发平台上自动处理完成。 1.2 LED点阵显示特点 可以显示各种数字、文字、图表、曲线、图形； 采用纯红、高绿作双基色发光器件，发光亮度高，色彩鲜艳、 丰富； 显示效果清晰、稳定、功耗低、寿命长； 优质铝合金结构，磨沙、银镜或钛金不锈钢包边。尺寸和规格可根据需要灵活组合； 支持各种计算机网络，编辑软件丰富、易用； 适用于室内、外所有信息发布及广告宣传场所。如：银行、证券交易所、商场、市场、宾馆、洒楼、电信、邮政、医院、车站、机场等。 1.3 FPGA基本特点和设计的特点 基本特点： 1）采用FPGA设计ASIC电路(专用集成电路)，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片。 2）FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。 3）FPGA内部有丰富的触发器和I/O引脚。 4）FPGA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。 5) FPGA采用高速CMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。 图1-1FPGA芯片的内部结构 FPGA 的主要特点是: 寄存器数目多, 采用查找表计数,适合时序逻辑设计。 但是互连复杂, 由于互连采用开关矩阵,因而使得延时估计往往不十分准确。FPGA 也有其自身的局限性, 其一就是器件规模的限制,其二就是单元延迟比较大。 所以, 在设计者选定某一FPGA器件后, 要求设计者对器件的结构、性能作深入的了解, 在体系结构设计时, 就必须考虑到器件本身的结构及性能, 尽可能使设计的结构满足器件本身的要求. 这样就增加了设计的难度。离开对FPGA 结构的详细了解, 设计人员就不可能优化设计。因而设计人员必