采用EPM7032实现自动交通控制系统

    随着微电子技术的迅猛发展，可编程逻辑器件从20世纪70年代发展至今，其结构、工艺、集成度、功能、速度、性能等方面都在不断的改进和提高；另外，电子设计自动化EDA技术的发展又为可编程逻辑器件的广泛应用提供了有力的工具。目前，在数字系统设计中，已经可以借助EDA工具通过软件编程对可编程逻辑器件的硬件结构和工作方式进行重构，从而使得硬件设计兼有软件设计的灵活性和便捷性。本文介绍一种用Altera公司的可编程逻辑器件EPM7032，在MAX＋PlusⅡ开发环境下采用VHDL语言以及ByteBlaster在线可编程技术来实现自动交通控制系统的方法。该设计中采用的自顶向下的设计方法同样适用于复杂数字系统的设计。

1 EPM7032器件的结构特点

1．1 EPM7032器件的结构

    可编程逻辑器件EPM7032是基于Altera公司第二代多阵列矩阵（MAX）结构，并采用先进的CMOSEEPROM技术制造的。该器件由逻辑阵列块（LAB）、可编程连线阵列（PIA）和I／O控制块等部分组成。其结构如图1所示。

 

    EPM7032中的每个逻辑阵列块由16个宏单元阵列组成，其中多个逻辑阵列块通过可编程连线阵列连接在一起。PIA全局总线可由所有的专用输入、I／O引脚以及宏单元馈入信号之中。EPM7032的宏单元可以单独地配置成时序逻辑或组合逻辑工作方式。每个宏单元又由逻辑阵列、乘积项选择矩阵和可编程寄存器等三个功能块组成。

    通过可编程连线阵列可把各个LAB相互连接起来以构成所需的逻辑。同时，通过在PIA上布线，也可把器件中任一信号源连接到其目的地。

    I／O控制块允许每个I／O引脚单独地配置为输入、输出和双向工作方式。所有I／O引脚都有一个三态缓冲器。它们由两个专用的低电平有效的输出使能引脚OE1和OE2来控制。

1．2 EPM7032器件的性能特点

可编程逻辑器件EPM7032的主要特点如下：
●逻辑密度为600个可用门；
●EPM7032器件可100％模仿TTL，并可将SSI、MSI和LSI的逻辑功能高密度的集成，它也可以集成从PAL、GAL、22V10到MACH和PLSI器件的多种可编程逻辑器件；
●引脚到引脚的逻辑延迟为5．0ns，计数器工作频率达178．6MHz；
●可编程宏单元触发器具有专用清除、置位、时钟和时钟使能控制；
●可编程的扩展乘积项分配允许向每个宏单元提供多达32个乘积项；
●电源电压为3．3V或5．0V；
●遵守PCI规定；
●采用CMOSEEPROM单元实现逻辑功能，可实现各种各样的、独立的组合逻辑和时序逻辑功能，在设计开发和调试阶段，可快速而有效地对该器件反复编程；
●可通过JTAG接口实现在线编程，并能保证可编程擦除100次以上；
●带有可编程保密位，可全面保护专利设计；
●Altera公司的MAX＋PLUSⅡ（Multiple ArrayMatrix and Programmable Logic User System）开发系统可对该器件提供软件设计支持。

2自动交通控制系统的设计与实现

2．1自动交通控制系统的设计

    本设计采用自顶向下（TOP－TO－DOWN）的设计方法。该方法是一种从抽象到具体，从高层次到低层次逐步求精的分层次、分模块的设计方法，它是数字系统中最常用的一种设计方法，也是基于复杂可编程器件进行系统设计的主要方法。该方法首先从整体上规划了整个系统的功能和性能，然后对系统进行划分，以将其分解为规模较小、功能较为简单的局部模块，并确定他们之间的相互关系。这种划分过程可以不断地进行下去，直到划分所得到的单元可以映射到物理层为止。

    本文通过自动交通控制系统的具体设计介绍了如何用该方法进行数字系统的设计，此设计方法同样适用于复杂数字系统的设计。

图4 自动交通控制系统仿真波形图