用VHDL实现的有线电视机顶盒信源发生方案

       VHDL是随着可编辑逻辑器件（PLD）的发展而发展起来的一种硬件描述语言。它是1980年美国国防部VHSIC（超高速集成电路）计划的一部分，并于1986年和1987年分别成为美国国防部和IEEE的工业标准。作为一种硬件设计时采用的标准语言，VHDL具有极强的描述能力，能支持系统行为级、寄存器传输级和门级三个不同层次的设计，这样设计师将在TOP－DOWN设计的全过程中均可方便地使用同一种语言。而且，VHDL设计是一种“概念驱动式”的高层设计技术，设计人员毋需通过门级原理图描述电路，而是针对目标进行功能描述，由于摆脱了电路细节的束缚，设计人员可以专心于设计方案和构思上，因此设计工作省时省力，加快了设计周期，并且工艺转换变得轻松。VHDL设计技术对可编程专用集成电路（ASIC）的发展起着极为重要的作用。

　　自从微软提出“维纳斯”计划后，机顶盒便成为信息产业追逐的主要目标，也是信息家电中的主流产品。各国都在加紧对机顶盒的开发，我国也提出了相应的“女娲”计划，全国许多科研单位与生产厂家都在进行这方面的研究。由于我国有线电视资源丰富，市场前景很大，因而对有线电视机顶盒的研究也就格外引人注目。然而，由于我国还未完全开展数字电视业务，因而在机顶盒的调试过程中，要找到合适的信号源是很不容易的，不得不采用通过计算机输出标准视频码流的方式来实现。可大多数计算机EISA总线并行输出的数据速率都难以满足实际工作的需要。虽然EISA总线可以一次输出16位并行数据，但这对于一次只能处理8位并行数据的器件来说，仍需要一个转换过程。本文介绍了一种数据格式转换的设计方案。该方案采用VHDL对一块CPLD芯片进行编程，使其实现从16位并行数据到8位并行数据的转换，并将EISA口的数据输出速率提高一倍，达到信源要求。

　　1 VHDL的特点

　　VHDL是一种面向设计的、多层次、多领域且得一致认同的、标准的硬件描述语言。它主要有如下特点：

• 能形式化地抽象表示电路的结构和行为，降低了硬件电路设计的难度。
• 采用自上到下（Top－Down）的设计方法，支持逻辑设计中层次与领域的描述；它支持三个层次的描述：行为描述、RTL方式描述、门级描述（逻辑综合）。
• 可进行系统的早期仿真以保证设计的正确性。
• 主要设计文件是VHDL语言编写的源程序，便于文档管理。
• 硬件描述与实现工艺无关。

　　由于VHDL语言已作为一种ＩＥＥＥ的工业标准，因而其语言标准、规范、语法比较严格，易于共享和复用。而且，VHDL设计技术齐全、方法灵活、支持广泛。目前大多数ＥＤＡ工具几乎在不同程度上都支持VHDL语言。

　　2 CPLD外部引脚说明

　　该方案中所用的芯片是Xilinx公司的CPLD 9500系列芯片，其类型为XC95108－7 PC84。这种芯片共有84个外部引脚，其中5个引脚接地，6个引脚接电源，4个引脚用于JTAG，剩下的引脚为I／O引脚。根据EISA总线的信号特征和信源的要求，该芯片所使用的外部引脚为如图1所示。

　　图1中输入信号：

　　ＤＡＴＡ＿ＩＮ 15～0 输入的数据信号

　　ＡＤＤＲＥＳＳ 15～0 输入的地址信号

　　ＲＥＳＥＴ 复位信号

　　ＡＥＮ 地址允许信号

　　ＣＬＫ 输入时钟信号

　　ＩＯＷ Ｉ／Ｏ写信号

　　输出信号：

　　ＩＯ＿ＣＳ 16位Ｉ／Ｏ片选信号

　　ＤＡＴＡ＿ＯＵＴ 7～0 输出的数据信号

　　ＤＥＮ 输出数据使能信号

　　ＤＣＬＫ 输出数据时钟信号