1、EDA技術(shù)及其應(yīng)用第4章 應(yīng)用VHDL設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)項(xiàng)目電子琴的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)0標(biāo)：、4、5、6、7、H1設(shè)計(jì)一個(gè)電子琴，具有8個(gè)按鍵，當(dāng)按下某一個(gè)按鍵的時(shí) 候，能夠演奏8個(gè)音符之一：1> 2、3視頻演示知識點(diǎn)：熟練掌握計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)方法：熟練掌握可變分頻器的設(shè)計(jì)方法；熟練掌握IF語句的使用； 熟練掌握CASE語句的使用項(xiàng)目電子琴的設(shè)計(jì)項(xiàng)目分析：設(shè)計(jì)問題丄：如何發(fā)出不同音調(diào)的聲音?分Mt中音1523.2511306bS554.3652622587.3295358255425622.25396743659. 255113822754698.456462921484.5739,98884545783.

2、99087219135.S830.6093952688017056.5932.3275237987 76660251519Hl1046.5022611433設(shè)計(jì)關(guān)鍵山可變分頻s/ 數(shù)控分配器CNT NX-X-4CU cwRSTEN80項(xiàng)目電子琴的設(shè)計(jì)項(xiàng)目分析：設(shè)計(jì)問題2：按下不同按鍵時(shí)，如何得到不同的分頻數(shù)？ 設(shè)計(jì)關(guān)鍵2：CNT N向可變分頻器（數(shù)控分配器）提供分頻數(shù)字，需要一個(gè) "按”到“分頻數(shù)”的轉(zhuǎn)換模塊converterg K«y|7.Odfv_num) cool4X-4CLK cminsTEN項(xiàng)目1:電子琴的設(shè)計(jì)項(xiàng)目分析:設(shè)計(jì)關(guān)鍵1：可變分頻器（數(shù)控分配器）CNT_

3、NCLKRSTCNTT項(xiàng)目1:電子琴的設(shè)計(jì)口知識回®： 10進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)LIBRARY IEEE；USE IEEE.5TD_LOGXC_1164.ALL；USE lEEE.STD.LOGZC UNSlGNEDJkLL;ENTITY CNTIO IS PORTCNT10CLK,RST,EN CUTCOUTEND CNT10;IN mOGXC；OUT STDLOGICVECTOR(3 DOWNTO 0)； OUT STD LOGICx-| CLK CN項(xiàng)目1:電子琴的設(shè)計(jì)口知識回顧：10進(jìn)制計(jì)數(shù)s設(shè)計(jì)ARCHITECTURE bchav OF CNTIO IS BEGXNPROCESS

4、(CLK RST. EN)VARIABLE CMTI: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)；BEGINIF RST *1* THENCMTI ：(OTHERS >*O*) ； THBt畀步震位ELSIF CLK'EVENT AND CLK-*1" THEN 檢鴻時(shí)斡上升沿 IFEN-'l'THEN否九杵If* （同IF CMTI < 9 THEN于9CNTX：-CMT1+ 1： 小于仝 允許 10，計(jì)« ELSECMTI (OTHERS一大于好于0.計(jì)值W*END IF;END IF；END IF;IF CMTI 9

5、 THEN COUT <- V; 計(jì)ft。于9. 出逢位tf 號 ELSE COUT<» ©END IF; CNTK-CMTI： 椅計(jì)ft值阿«口出END PROCESS;END behiv;CNT10x-| CLK CM項(xiàng)目1：電子琴的設(shè)計(jì)口仿真結(jié)果：10進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)kM tM fi M »op" MOgx “OjDM 9«Pm wpttWpM *00,0 max CT »5COlfT.rLrLrLrLr_n_rLn_rLrLrLrLrLrLrLrLrLrLrLrLnjOC u I (t «1 I,

6、 wu 1 4. u 1.( MlcaEDCLX nr n 5(Mf * WYTy 曠 Y丁 y I yy y C口 "0 Y i W Y < XI1II_I結(jié)論： 計(jì)數(shù)器就可以完成分頻器的任務(wù)!項(xiàng)目1:電子琴的設(shè)計(jì)口設(shè)計(jì)關(guān)鍵：N進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)可變分頻器LIBRARY IEEE；USE IEEE.5TD_L0GXC_1164.ALL；USE lEEE.STD.LOGZC UNSIGNED上LL;EMTITY CMT N IS PORTCMT NCLK,RST,EN : IN STD_LOGIC；NCMT COUT)： END CNT_M；:IN STD_UO«C_Ve

7、CTOR( 11 DOWNTO 0)； :OUT STD LOGICVECTOR(11 DOWNTO O)； :OUT STD.LOGICX-X-X-cutASTENan項(xiàng)目1：電子琴的設(shè)計(jì)口設(shè)計(jì)關(guān)鍵：N進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)可變分頻器ARCHITECTURE bchav OF CMTJI ISBEGINPROCESS(CLK RST. EN)VARIABLE CWn : STD_LOGIC_VECTOR(ll DOWNTO 0)； BEGINXF RST 丫 THENCMTI ： (OTHERS >*0*) ； THBt畀步震位ELSIF CLK'EVENT AND CLK-*1&qu

8、ot; THEN 檢測貯畀上升沿 IF EN I'THEN否允許計(jì)R (R勿IF CMTI < N-1 THEN 一檢否小于CNTl:«CNn+ 1; «>hTN-l.ELSECNn：» (OTHERS «>*0 )； 大于于Nl計(jì)«值«*END IF;END IF;END IF；IF CMTI N-1 THEN COUT <'1*;出it位tt號ELSE COUT<» *0'；END IF;CNTOCNTI;«計(jì)ft值角«口出END PROCESS;

9、END behav;CMT NX-X-*-cutRSTENCNI項(xiàng)目1:電子琴的設(shè)計(jì)口設(shè)計(jì)關(guān)鍵；N進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)一可變分頻器I r* 200 p M ICO p « occ p M (CO C u 丨 0 a I占 M 9 tn MRRRFmaaKTO s >avtnjSB01mri n_ _ nN分頻占空1/N結(jié)論:1.C0UT實(shí)現(xiàn)了 N分頻,2但是占空比是1/N,能*不足，無法驅(qū)動蜂鳴器工作.項(xiàng)目1：電子琴的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)關(guān)改進(jìn)的N進(jìn)制計(jì)數(shù)一可受分頻 COUT占空比50%LIBRARY IEEE；USE IEEE.5TD_LOGIC_1164.ALL；USE lEEE.STD.L

10、OGZC UNSlGNEDJkLL;CNF NEMTITY CMT_M IS PORTCLK,RST,ENNCNTCOUT)： END CNT_M；IN STD_LOGIC；IN STD_LOeXC_VeCTOR( 11 DOWNTO 0)； OUT STD LOGZC_VECTOR(11 DOWNTO O)； OUT STD_LOGICFX-X-cut CHIASTEN項(xiàng)目1:電子琴的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)關(guān)tr改進(jìn)的N進(jìn)制計(jì)數(shù) COUT占空比50%ARCHITECTURE behav OF CNT N ISBEGINPROCESS(CLK, RST, EN)VARIABLE CNTI: STOPLOGI

11、CVECTOR(11 DOWNTO 0)； BEGINIF RST *1* THENCNTI :(OTHERS >*O*) : -i+ft異步CfiELSIF CLK'EVENT AND CLK«'1'THEN 檢«并鐘上升« IF EN = I THEN楡«*«允許計(jì)ft («步ffitt)IF CMTK N-1 THENCNTI:« cun + 1; 一于N/N 允許miitft ELSECNTI;- (OTHERS > 0 );-大于4于N/2.計(jì)«值«* END

12、 IF；END IF；END IF;IF CNTI < COKV_prrE6ER(N/2THEN COUT <« O' ELSE COUT < f；END IF；CNT < CNTI； COUT < COUTI； 一將計(jì)向出END PROCESS；END behav;CNF NX-CLKX-RSTX-ENon項(xiàng)目1：電子琴的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)關(guān)改進(jìn)的N進(jìn)制計(jì)數(shù)霍 COUT占空比50%*A2- m rx.丄久r巴.于 uujyyuuuuuuvLrvuvuvwvuvuuirvuuuuuuuLruTJiTLnnnjTj o It I aST a E更寸 0買占空

13、比非50%占空比接近50%結(jié)論：1. COUT實(shí)現(xiàn)了 N分頻，2. 當(dāng)N比較大時(shí)，占空比是接近50%.能*足以驅(qū)動峰鳴器工作項(xiàng)目電子琴的設(shè)計(jì)項(xiàng)目分析:設(shè)計(jì)關(guān)鍵2：向可變分頻器（數(shù)控分配器）提供分頻數(shù)字, 需要一個(gè)“按鍵”到“分頻數(shù)”的轉(zhuǎn)換模塊.convertorX k»y(7.0J(fiv_num coolCNT N0X-cu nsT ENCN1I項(xiàng)目電子琴的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)關(guān)鍵£“按”到“分頻數(shù)”的轉(zhuǎn)換模塊convertorLIBRARY IEEE；USE IEEE.STD_LOQIC1164.ALL;USE lEEE.STD. LOGIC UNSIONED.ALL; ENTIT

14、Y converter ISPORTkeyen div_num CODE HIGHIN STD_LOGIC_VECTOn (7 DOWNTO 0)； OUT STD_LOOIC；OUT integer range 0 to 4085;OUT STD_LOQICVECTOR (3 DOWNTO 0)； OUT STO LOGICEND entity converter;keyl?-0Jdiv_num| cool項(xiàng)目1:電子琴的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)關(guān)鍵2：“按到“分頻數(shù)”的轉(zhuǎn)換模塊。converterARCHITECTUM 0*w OF conmtor KBEOINPROCE3S<conmtor)UQI

15、NCASE Sy IS -片«iiffwtmtfjnvft：«n<5 V： cooe<='MM*； HlOH <rr； n < 'V;«n <a *1'en<* 廣n<*rX k<yI7,.0Ic*v_num|coolWHCN=> dtV-mmcaOWHEN POOOOOO忙 Q «v. rwm<-2M7WHCN DMOOOItr » dlvnufn<«2$54WHCN *X>OOM1OCr g «v .mm<«a

16、7SWHEN *X>O(M>1OO(r«> (Sv num<«214e WHCNn000tO0O(rx>divnum<«1»13WHCN poicmwr » aivnum<=1705WHEN PIOMOCKT > drvnum<«151>WHEN "1 WOOOOCr » dhF_num<fi1433 WHCNothMsENDCAU;ENO PROCESS;END om:noT g<wT ncsT8D&.PMr； HWH«V

17、8DebMn(r： high <.v 8DE"”W1 廣；HIOMsV 80Eb5M : HIGH 8DEcPei“; HBQHbVCODe<="011ir； HK3H<xV CODE<«"0111"； HNHoV 8De<sW01”； HIQH<sT不tt«. OHz. 7ff3 »«4.-«9-a«7-ft"<Mft. 92X29Hz： >t>*2. »rS3H*; 申* eMMHz；IF *4. MrUHl;7WMH

18、2； MOMS；M7.77HZ： 1M4 9M2；牛H 申他 中»7, a«i.»dlv.num<BO ; tn <» V; CODE<«"0000" HKIH oV；« Rtf ft* Ml- OHr 7項(xiàng)目1：電子琴的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)關(guān)鍵2：“按到“分頻數(shù)”的轉(zhuǎn)換杭塊"0O *v jenC«N a Lu* td Elto 24I >1p M «K* m * - * i-r- ,19 TVS »d H M JCP中»GUD.,0 UIBL52 66

19、$.865 I ，32ST 52工 25)130(5H 鬲”2W7. 3295358622, 233X"2笄6M 4&<462,739.98M4S47M >90672WC. 893務(wù)2W9uTTTik含BM I2MT25H227621481619項(xiàng)目1:電子琴的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)關(guān)鍵3：在頂層原理圖中組裝各個(gè)功能模塊*-V- m t4>LmtF «w>v_nfr<iT.Occcv HhluiCtfCBTMKKTCOUTt 価*1 r MtHer * Mil-r-T| :疵£f _ lv * p VW p思考，1. 原理圖作為頂層設(shè)計(jì)文件

20、有什么優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？h.adderA8Bsoh.a3ierAu2dB2. 如何使用“元件例化”語句完成模塊調(diào)用和信號線連接.頂層程序設(shè) 計(jì)®樣設(shè)ih?VHDL程序作為頂層設(shè)計(jì)有什么優(yōu)峽點(diǎn)？(_acJder 'fee5*>bin>?n>LIBRARY XEEE; 一丄位二進(jìn)M全加SM雇設(shè)計(jì)«址USE 1EEC.STD_LOGXC_1164JKLL;ENTITY Ladder ISPORT(ahb bln, cin : IN STD_LO6IC; cout. sum : OUT STD_LOGIC );END ENTITY ladder; ARCHITE

21、CTURE fdl OF f.adder ISCOMPONENT h.adder “調(diào)用半加S聲廚S句 PORT ( a. b £ IN STD.LOGIC;CO. so ! OUT STDLOGIC);END COMPONENT iCOMPONENT or2aPORT (a, b : IN STDLOGIC; c : OUT STDLOGIC);END COMPONENT；SIGNAL d. « f ! STD.UX5XC; “定義3個(gè)«號作為內(nèi)的建fttt.BEGINul: bladder PORT MAP(as>ain. b=>bin, cos&

22、gt;£ so=：>e); 元件優(yōu)化語旬 u2 I h_adder PORT MAP(a=>e bsAciib co=>f, £0=>sum);u3 : or2a PORT MAP(a=>d,b=>f, c=>cout);END ARCHITECTURE fdl;項(xiàng)目1:電子琴的設(shè)計(jì)總結(jié)知識點(diǎn)回顧5 IF語句的使用, CASE語句的使用;計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)；可變分頻器的設(shè)計(jì);項(xiàng)目1:電子琴的設(shè)計(jì)總結(jié)知識點(diǎn)回顧:IF語句的使用；IF語句既可以描述組合電路，也可以描述時(shí)序電路; 完整條件IF語句用來描述組合電路；IF S » 0*

23、THENy<a;ELSEy vb；END IF;3.不完整條件IF語句用來描述時(shí)序電路：IF CLK'EVENT AND CLK-T THENCNTCNT+ 1 ;END IF;1.mux21aayb s知識點(diǎn)回顧:CASE語句的使用;1.CASE語句量適合于描述譯碼器電路;2.不完整的CASE語句會生成不必要的鎖存器:OHZ.平I$2X25 H<597.33 HI；68,20 Hz; QM.44H2； 7B3.MHZ： MO Hz： W.77 Hi; lOWHz:cASEkvy n方s(WHEN "MMMM" *> 4iv.numo»

24、: m V: COC>l«c*MM": WOH :n <a V8oe“poo(WIGH <*tr<ftl.nca Tcooc<»'wi<rHlOH <.V-«2中*2.u T8M“P0irHKSXyV中氛n« Tcooc“w«rHIGH <tV中"n <aT8oe“pw們HIGH <«trn<B *r80Eo5<rMOHoV-»«e.申»«no-rcooc<x*xiiirHlOH <&

25、#171;V掃人n<aTCOOEsPOOl*HIGH <n*9U«制M U V; COOCoPOMT; HIGH HttK*個(gè)WHEN -*00000001- *> dlv_nunu«aff7WHEN "OOOOOOICr > dIv nu(n<.25MWHM "OOOOOIOCr u dlv_numce2273WHEN POMIOOCr o dlv_numc.2148WHEN "00010000" » div _num<*1 di 3WHEN 80000” d<num<>

26、;1706WHEN "OlOOOCmr » dtv_numc*t5nWHEN lOOOOOOCr > div num<«1433OHz.WHCN othor*> dtv.iwKsOEND CASe；項(xiàng)目1：電子琴的設(shè)計(jì)總結(jié)知識點(diǎn)回顧:計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì);可變分頻器的設(shè)計(jì);項(xiàng)目2：音樂播放器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目標(biāo)：設(shè)計(jì)一個(gè)音樂播放器,可以播放一首歌曲;拓展設(shè)計(jì):可以播放多首歌曲； “暫停播放”和2個(gè)按鍵;設(shè)計(jì)一個(gè)音樂播放器， 具有“播放/停止”. 當(dāng)?shù)谝淮伟聪隆安シ?停止”按鍵的時(shí)候，能夠重頭開始 演奏一首動聽的樂曲，第二次按下鍵，就停止播放： 當(dāng)按下“暫停播放

27、”按鍵的時(shí)候能夠在暫停演奏和繼續(xù)演 奏之間切換；ROM 中的 ««文 nmusk.mlf WIDTH X 4 J 煤祝樂曲«»&« DEPTH S 256 ;設(shè)計(jì)關(guān)ttl:存儲和讀音符模塊ADDRESSRADIX = DEC ； DATA_RADIX = DEC ;CONTENT BEGIN -注意實(shí)用文件中開以下««每一占一行00: 3 ; 01: 3 ; 02: 3 ! 03: 3; 04; 5; 05; 5; 06: 5;07: 6; 08: 8; 09: 8;10; 8 ; 11: 9 ; 12: 6 ; 1

28、3: 8; 14; 5; 15: 5; 16: 12；17: 12;18; 12; 19:15; 20:13 ; 21:12 ; 22:10 ： 23:12; 24: 9; 25: 9; 26: 9; 27: 9; 28: 9; 29: 9;30: 9 7 31: 0 ; 32; 9 ; 33; 9; 34: 9; 35:10; 36; 7; 37: 7; 3B: 6; 39; 6; 40: 5 ; 41: 5;42:5; 43: 6; 44: 8; 45; 8； 46:9; 47: 9; 48: 3; 49: 3;50: 8 ; 51: 8;52:6; 53: 5; 54: 6;55: 8;

29、 56:5; 57: 5; 58: 5; 59: 5;60; 5 ; 61: 5 ; 62: 5 ; 63: 5; 64:10; 65:10; 66:10; 67:12; 68: 7; 69: 7；70: 9 ; 71: 9;72:6; 73: 8; 74: 5;75: 5; 76:5; 77: 5; 78: 5; 79: 5;80: 3 ; 81; 5;82:3; 83: 3; 84; 5; 85: 6; 86:7; 87: 9; 88: 6; 89; 6;90: 6 ; 91: 6;92:6; 93; 6; 94: 5; 95: 6; 96:8; 97; 8; 98: 8; 99: 9;1

30、00:12 ;101:12 ;102;12 ;103;10;104： 9;105; 9;106;10;107: 9;108: 8;109: 8; 110; 6 ;111: S;112; 3 ;113;3;114: 3;115: 3;116:8;117; 8;118: 8;119:8;120: 6 ;121: 8;122: 6 ;123:5;124: 3;125: 5;126:<127: 8;128: 5;129:5;130: 5 ;131: 5;132: 5 ;133:5;134: 5;135: 5;136:0;137; 0;138: 0;END ;項(xiàng)目2：音樂播放器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)關(guān)HI：存

31、儲和讀音符模塊LIBRARY KEE;use IEEE.STO Lome 11M ML：use ICe£,STO_LOG*C UMSIGNCO.ALL:EHTITV MotoTabB ISrMSTOAOQIC:OUT STD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0)；PORT (*TonrtiiEND：ARCHITECTURE Ofw Of HoWTalM tSW STD.LOOIC VCCTOfl (7 DOWNTO 0)； m STOLOGIC :OUT sfb LOOK, VECTOR (3 DOWNTO 0) KCOMPOtCNT MUSIC PORT(«

32、Mr«M clock qENO COUPONCm；SIGNAL Counter : STD LOOK VECTOR (7 DOWNTO 0>BEOmPROCCSSC. Counter)BEGINIf (C*eVEHT AW ca > 'H THENIFCountor«13aTHENCountor <* *00000000"；ELSE Cotinler < Countor>1;ENO r；ENO IF；ENO PRCCeSS:CouniwTonetnctoK 片Ul : MUSKPORT UAP( kMtmsdockEND;q設(shè)

33、計(jì)關(guān)頻率轉(zhuǎn)換模塊LIBRARY IEEE;USE ieCE.5TD.LOGIC_IIft4JU.L； tHTlTY ToneTaba 15PORT (IndexCODEHIGHandvv numEND;1H STD LOGIC VECTOR (3 DOWNTO 0): OUT 5TO LOGIC VECTOR (3 DOWNTO 0)； OUT STO LOGIC：OUT STO.UOCIC； OUTiaUger rvngs 0 to 4095 );CASE Index Ift - »n電» s«方式.& wnflc*WHEN "0001- =&

34、gt; d»v_num< = 2»67 j en <& S' CODE<="0001'*； HIGH <=*0*;-中>1.WHEN -OOIO" «> drvnum<；=2554; en -WHEN "0011" div nuni< = 227S; enWHEN -0100- > drv.num<x214e ; wWHEN "0101- s> dvv_num<：±1913 ; «nWHEN &quo

35、t;0110" £> dtv nuni< = 170S; enWHEN "Olli- «> dtv.num< = lS10 ; anWHEN "1000" dtv nuni< = 1433; enWHEN -1001" > drv.nuvn<El277; enWHEN "1010"dfv.nuni< = tl38; enWHEN "lOlX"* ±±> dtv nufn< = 1074; enWHEN &q

36、uot;ltOO"*>drv nuni<?0S7 ;WHEN "llOl- ±±> dhz.nufn<=aS2 ; en <= 'I*； CODC<=-Oll<r； HIGH <='1'高*6.WHEN "ItlO" => dtv_nuni<=759 ; en <= 'I*; CODC<=*'011i"： HIGH <='1'- Xff7,WHEN "Xtll" s>

37、 dtvnufn<=672 ; WHEN others => dtv rMjm<=0 ； en <s P； CODE<="0000" HIGH <=!*0'；不 END PACCESS; CNO；<«T< =r<r<r<=r<T<=r<r<tt*< =*r<* '«nHIGH <x'<r；- 4>«3, HIGH <；-HIGH <= 0；f S HIGH V=0>- HIGHCs&#

38、39;O'；>*7. HIGH <s,；i«*l MGH <；一 *2 HIGHHIGH <=,；- «*4.«nCO0C<s”0010COM<=*'0011-CODCo'OlOO"CODE<=*'O101"COM<±="0110"COM<h*0111"COOC<=*'0O01"coDC<”ooicrCOM<=*'0011"COXyOlMT;CODE<x'

39、;'0101-； HIGH <”； ««S<s *Vi COOC<s='*OOOJ" HIGH <=*523-25H2S87.33H2659.26HX6g46H2Tea.MHz860Hz0«7”HzHz11743Hz1S2S1Hz1396.91Hz1567 MHz1760H£1975.53Hz 2200Hz項(xiàng)目2：音樂播放器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)關(guān)3： «控分頻«塊LRARY lEU;use ieee-STo_to<MC iimjux； use «ELSTD丄OaC.UNSIGMEO ALL； eMT