基于EDA層次化設計方法的出租車計費器設計

摘要：出租車計費器一般采用以單片機為核心的設計方法，設計不夠靈活方便。為此，在此介紹了采用EDA技術的層次化設計方法設計出租車計費器的方法。即用VHDL編寫各個功能模塊，實現(xiàn)低層設計；用原理圖輸入方式描述各模塊間的關系，實現(xiàn)頂層設計。采用FPGA可編程邏輯器件為系統(tǒng)控制單元，無需添加外圍電路，更新功能僅需修改軟件。實驗表明，該設計方法簡單快捷，所設計的系統(tǒng)性能可靠。應用該方法設計的數(shù)字電子系統(tǒng)具有很強的靈活性。
關鍵詞：EDA；VHDL；層次化；出租車計費器

0 引言
EDA使用戶在無需實際芯片、電路板和儀器儀表的情況下進行電路設計和分析；采用在系統(tǒng)編程技術，在現(xiàn)場對系統(tǒng)進行邏輯重構和升級，實現(xiàn)硬件設計軟件化。
EDA技術以可編程邏輯器件FPGA和CPLD及其開發(fā)系統(tǒng)為硬件平臺，以EDA開發(fā)軟件如Max+PlusⅡ為開發(fā)工具，基于邏輯功能模塊的層次化設計方法設計數(shù)字系統(tǒng)。Max+PlusⅡ設計可采用原理圖、硬件描述語言(VHDL)等多種輸入方式，并支持這些文件的任意混合設計。對于不同層次，可采用不同的輸入方式進行設計。由于VHDL擅長描述模塊的邏輯功能，所以在對底層模塊設計中，常采用VHDL進行描述，而原理圖則擅長描述模塊間的連接關系，故在頂層設計中，常采用原理圖輸入方法。出租車計費器通常以單片機為核心進行設計，本文以為它例介紹基于EDA技術的數(shù)字系統(tǒng)混合設計方法。

1 出租車計費器功能
出租車計費器的功能要求：
(1)實現(xiàn)出租車按行駛里程收費，起步費為7．0元；
(2)行駛3 km后再按2元／km計費，車停時不計費；
(3)能預置起步費和每公里收費，并能模擬汽車啟動、停止、車速等狀態(tài)。
根據(jù)VHDL特點，設計者不再需要考慮選擇固定功能的標準芯片，而是從實現(xiàn)系統(tǒng)功能與性能出發(fā)來，建立出租車計費器系統(tǒng)模塊，如圖1所示。

2 出租車計費器的設計與實現(xiàn)
本系統(tǒng)分底層和頂層2個層次設計，底層設計采用VHDL編寫各個功能模塊，頂層設計采用原理圖方式描述各模塊間的連接。