基于EDA的交通灯控制器设计

   EDA技术是现代电子信息工程领域的一门新技术，它是在先进的计算机工作平台上开发出来的一整套电子系统设计的软硬件工具，并提供了先进的电子系统设计方法。当今的EDA技术更多的是指芯片内的电子系统设计自动化，即片上系统(SOC)设计。也就是说，开发人员完全可以通过自己的电子系统设计来制定其芯片内部的电路功能，使之成为设计者自己的专用集成电路(ASIC)芯片，可以将设计过程中的许多细节问题抛开，而将注意力集中在系统的总体开发上，实现了真正意义上的电子设计自动化。
   
    算法状态图(ASM图)是一种描述数字系统控制算法的编程图。有了描述某个数字系统的ASM图，就很容易写出相应的VHDC设计文本，再通过下载到CPLD器件，就可实现数字系统的功能。ASM图中有三种基本符号，状态栏、判断框和条件输出框。
   

    1 设计要求
   
    假设交通灯信号控制器用于主干道m与支道f的交叉路口，如图(1)所示，两个路口都配有传感器以检测有无车辆通行。应优先保证主干道的畅通，即当支道无车时，总处于"主干道绿灯，支道红灯"状态。当支道、主道都有车时，则轮流切换通行。且只有在支道有车辆要穿行主干道时，才切向"主干道红灯，支道绿灯"，但一旦支道无车辆时，交通灯又立即回到"主干道绿灯，支道红灯"状态。若主干道始终无车、而支道又始终有车时，则保持"主干道红灯，支道绿灯"，但此时同样:一旦支道无车辆时，交通灯又立即回到"主千道绿灯，支道红灯"。此外，主干道和支道每次通行的时间为20s，而在两个状态交换过程出现的"主黄、支红"和"主红、支黄"状态，持续时间都为4s.根据控制要求，可把交通灯控制系统分解为处理器(包含定时器及译码器)和控制器两大部分，原理框图如图(2)所示。
    
    2交通灯控制器
   
    控制器的ASM图如图(3)所示。
   

    3交通灯控制器的VHDL文本
   
    根据图(3)所示ASM，即可编写出交通灯控制器的VHDL文本如下。由VHDL文本生成的顶层元件符号及信号接口如图(4)所示。