基于FPGA数字频率计的设计(毕设1).doc

摘 要 近年来，随着科学技术的迅猛发展，人们生活水平以及物质水平的逐步提高，对电子产品的要求也越来越高，各行各业的竞争也逐渐激烈。其中FPGA技术也取得了很大的成就！FPGA是现场可编程门阵列的简称，FPGA的应用领域最初为通信领域，但目前，随着信息产业和微电子技术的发展，可编程逻辑嵌入式系统设计技术已经成为信息产业最热门的技术之一，应用范围遍及航空航天、医疗、通讯、网络通讯、安防、广播、汽车电子、工业、消费类市场、测量测试等多个热门领域。并随着工艺的进步和技术的发展，向更多、更广泛的应用领域扩展。越来越多的设计也开始以ASIC转向FPGA， FPGA正以各种电子产品的形式进入了我们日常生活的各个角落。在学习一门技术之前我们往往从它的编程语言开始，如同学习单片机一样，我们从C语言开始入门，当掌握了C语言之后，开发单片机应用程序也就不是什么难事了。学习FPGA也是如此，FPGA的编程语言有两种：VHDL和Verilog。作为在校大学生，学习摘 要 I 目 录 II 第一章 绪 论 4 1.1 研究课题的背景 4 1.2 相关开发技术 4 第二章 对FPGA数字频率计的制作规划 8 2.1 问题引入 8 2.2设计目的 8 2.3设计要求 8 2.4所需仪器仪表 8 2.5 设计内容、方法与步骤 8 第三章 FPGA数字频率计的设计分析 11 2.1设计要求 11 2.2模块及模块的功能 11 第四章 FPGA多周期同步测频原理 18 4.1多周期同步测频法原理 18 4.2设计实现 19 4.3 FPGA程序设计 20 4.1DSP程序设计 21 第五章 基于FPGA的同步测周期高精度数字频率计的设计 22 5.1同步测周期频率计的原理 22 5.2数字频率计的VHDL实现 22 5.3频率计的仿真验证 23 第六章 总结 24 致 谢 25 参考文献 26 第一章 绪 论 1.1 研究课题的背景 　在许多领域中广泛应用的嵌入式计算系统(简称为嵌入式系统)，是在更大的电子器件中嵌入的重复完成特定功能的计算系统，它经常不被器件的使用者所识别，但在各种常用的电子器件中能够找到这些嵌入式系统。例如，消费类电子产品中的手机、寻呼机、数字相机、摄像机、录像机、个人数字助理等，家用电器中的微波炉、洗衣机、烤箱、门禁系统、照明系统等，商用装置中的卡片读入器、扫描仪、打印机等。从系统对上市时间的要求、可编程的特性以及集成度等方面考虑，以可编程门阵列（FPGA）来实现可配置的嵌入式系统已越来越广泛。 VHDL的英文全名是Very-High-Speed Integrated Circuit HardwareDescription Language,诞生于1982年。1987年底，VHDL被和美国国防部确认为标准硬件描述语言 。自IEEE公布了VHDL的标准版本，IEEE-1076（简称87版)之后，各EDA公司相继推出了自己的VHDL设计环境，或宣布自己的设计工具可以和VHDL接口。此后VHDL在电子设计领域得到了广泛的接受，并逐步取代了原有的非标准的硬件描述语言。1993年，IEEE对VHDL进行了修订，从更高的抽象层次和系统描述能力上扩展VHDL的内容，公布了新版本的VHDL，即IEEE标准的1076-1993版本，（简称93版）。现在，VHDL和Verilog作为IEEE的工业标准硬件描述语言，又得到众多EDA公司的支持，在电子工程领域，已成为事实上的通用硬件描述语言。有专家认为，在新的世纪中，VHDL于Verilog语言将承担起大部分的数字系统设计任务。 　　VHDL语言是一种用于电路设计的高级语言。它在80年代的后期出现。最初是由美国国防部开发出来供美军用来提高设计的可靠性和缩减开发周期的一种使用范围较小的设计语言 。 　　VHDL的英文全写是：VHSIC（Very High Speed Integrated Circuit）Hardware Description Language.翻译成中文就是超高速集成电路硬件描述语言。因此它的应用主要是应用在数字电路的设计中。目前，它在中国的应用多数是用在FPGA/CPLD/EPLD的设计中。当然在一些实力较为雄厚的单位，它也被用来设计ASIC。 　　VHDL主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式和描述风格与句法是十分类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体（可以是一个元件，一个电路模块或一个系统）分成外部（或称可视部分,及端口)和内部（或称不可视部分），既涉及实体的内部功能和算法完成部分。在对一个设计实体定义了外部界面后，一旦其内部开发完成后，其他的设计就可以直接调用这个实体。这种将