用VHDL实现的有线电视机顶盒信源发生方案

2010-08-08 23:15:44来源: 与非网

  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。

该芯片所使用的外部引脚

  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

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关键字:PLD  VHDL  机顶盒  信源

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2010/0808/article_1278.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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