使用FPGA实现电子万年历的设计论文免费下载

　　随着科学技术的发展，以前的年历已发展成现在的电子万年历，它开始采用数字电路实现的，电路复杂，精确度差，每天都需要调时，由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得它的电路越来越简单，精度越来越高，现在的电子万年历一般都是集成芯片和软件结合实现，电路简单，制作方法简单，带来了极大的便利

　　二十一世纪的今天，最具有代表性的计时产品就是电子万年历，它是近代世界钟表业界的第三次革命。前两次革命是摆和摆轮游丝的发明，以及石英晶体振荡器的应用，第三次革命就是单片机数码计时技术应用，使得从原来传统指针计时的方式发展为人们日常更为熟悉的夜光数字显示方式，直观明了，并增加了全自动日期，星期，温度以及其他日常附属信息的显示功能，它更符合消费者的生活需求！因此，电子万年历的出现带来了钟表计时业界跨越性的进步。

　　现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array）简称FPGA，复杂可编程逻辑器件（Complex Programmable Logic Device）简称CPLD［4］。FPGA和CPLD的功能是基本相同，只是它们的原理不同，通常可忽略它们的差异。FPGA/CPLD可以完成数字器件的功能。FPGA/CPLD就像一页白纸，设计师使用原理图输入的方法或VHDL等设计数字系统。通过仿真软件可以提前验证整个设计的正确性和可行性。通过使用硬件描述语言（Verilog 或VHDL）完成电路的设计。经过EDA软件的综合和布局，可以把程序烧进FPGA芯片中进行测试。通过FPGA来实现IC设计主流。许多基础的逻辑门电路（例如与门、或门、异或、非门）或者复杂一些电路（比如编码器或者数学方程式）都可以通过可编辑器件来实现。

　　和ASIC（专用集成芯片）相比较的话，FPGA的速度则要慢很多。对于一些复杂的设计，不仅完成有困难，在消耗上也不节能。

　　CPLD器件的编程结构在乘积项的基础上。即固定的或阵列和可编程的与阵列组成。FPGA则是使用可编程的查找表（Look Up Table ，LUT）结构。LUT则是可编程的最小逻辑构成单元。大部分的FPGA是基于SRAM的查找表逻辑结构。可通过一个具有N输入变量的LUT实现具有N个输入变量的逻辑功能。例如，N输入“与”、N输入“异或”等。

　　显而易见，N的值不能太大。否则LUT的利用率会大打折扣。

　　FPGA的结构是掩膜可编程的门阵列。FPGA的结构是由内部的逻辑功能块排成的阵列。使用内部的互连资源把这些逻辑的功能块连接起来，以便来实现不一样的电路的设计。一般情况下，FPGA是通过3种可编程的电路和一个SRAM（随机静态存储器）构成。可编程逻辑模块（CLB——Configurable Logic Block）、输入/输出模块（IOB--I/O Block）和互连资源（IR—Interconnect Resource）组成了FPGA的3种可编程电路。

　　（1）可编程逻的辑模块中具有不同的数据选择器（四选一、二选一等）。可以通过对CLB内部的数据选择器进行编程。通过编程可以控制数据选择器的地址信号，以便实现相应电路所需的结构。

　　（2）IOB是输入输出模块的简称。它主要是用来提供器件的引脚和芯片的内部的逻辑阵列之间的连接。输入触发器/缓冲器和输出锁存/触发器共同组成IOB的内部结构。通常都是由一个IOB来控制一个引脚。IOB既可以有输入功能，也可以是输出功能，或者是双向I/O功能。

　　（3）IR可以将FPGA的内部CLB相互连接起来。以此来组成复杂的电路系统。IR主要是由很多的金属线段构成的。这些金属线段包含了可编程开关。为了实现多种电路的连接，可以通过自动布线来实现。