基于Multisim的VHDL建模與仿真

摘要：主要分析了QuartusⅡ的特點(diǎn)和虛擬仿真軟件的優(yōu)越性，以交通燈控制系統(tǒng)為例，介紹了在虛擬仿真軟件Multisim平臺(tái)上使用VHDL硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行程序編寫、電路建模和仿真的方法。仿真實(shí)驗(yàn)證明了該方法的有效性。
關(guān)鍵詞：Multisim；VHDL；電路仿真；交通燈

0 引言
隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法發(fā)生了很大的變化，基于EDA技術(shù)的設(shè)計(jì)方法正在成為電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主流，利用EDA語(yǔ)言編程技術(shù)已成為許多高校電類專業(yè)學(xué)生必須掌握的一門重要技術(shù)。NI公司推出的Multisim電子電路仿真軟件有豐富元件庫(kù)、元件品種齊全、具有強(qiáng)大的仿真分析能力，模擬仿真效果接近實(shí)際等優(yōu)點(diǎn)。Multisim具有VHDL仿真功能，除了可以直接對(duì)VHDL程序編譯波形仿真外，還可以進(jìn)行VHDL電路模塊的設(shè)計(jì)仿真。隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的快速發(fā)展，電路仿真軟件的種類和功能越來(lái)越強(qiáng)大，使用VHDL硬件描述語(yǔ)言是當(dāng)前電子電路設(shè)計(jì)非常重要的一部分。但是當(dāng)前使用的仿真軟件只能進(jìn)行波形仿真，如果沒(méi)有相應(yīng)的硬件設(shè)備仿真效果不明顯。Multisim具有VHDL仿真功能，除了可以直接對(duì)VHDL程序編譯波形仿真外，還可以與其他電路元件例如開關(guān)、LED、七段數(shù)碼管顯示、模擬示波器等一起構(gòu)成電路進(jìn)行仿真，可解決QuartusⅡ軟件只能實(shí)現(xiàn)波形仿真實(shí)驗(yàn)效果不明顯的問(wèn)題。本文主要介紹了利用Multisim進(jìn)行交通燈的VHDL程序編寫、電路建模和仿真的過(guò)程。

1 基于Multisim的VHDL建模
一個(gè)完整的、典型的VHDL設(shè)計(jì)流程既是自頂向下設(shè)計(jì)方法的具體實(shí)施途徑，也是EDA工具軟件本身的組成結(jié)構(gòu)。圖1是基于EDA軟件的FPGA／CPLD開發(fā)流程框圖。對(duì)于目前流行的EDA工具軟件，圖1的設(shè)計(jì)流程具有一般性。下面以交通燈為例說(shuō)明基于Multisim的VHDL建模實(shí)現(xiàn)。

1．1 設(shè)計(jì)要求
設(shè)計(jì)要求：在Multisim中利用VHDL語(yǔ)言，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單交通燈控制系統(tǒng)，要求東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮，時(shí)間8 s。東西方向與南北方向黃燈亮，時(shí)間2 s。南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮，時(shí)間8 s。如果發(fā)生緊急事件，可以手動(dòng)控制四個(gè)方向紅燈全亮。