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Verilog计算的、可调精度整数除法器的设计,应用于EDA/PLD领域。

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简介:
除法器作为电子技术领域的核心基础模块,在电子电路设计中占据着举足轻重的地位,并被广泛应用于各种实际应用场景。现阶段,实现除法器的途径主要有两种:硬件实现和软件实现。硬件实现方案通常以牺牲硬件资源为前提,从而具备实现速度快的优势。大量的研究工作集中在利用硬件的方式来加速除法器的运算,例如通过微处理器来实现快速的乘除法运算,以及利用FPGA(现场可编程门阵列)来实现高效的二进制除法运算;此外,还有模拟除法器的技术。与此同时,基于软件实现的除法器算法则能够显著提升器件的工作频率,并极大地增强设计的灵活性,从而从整体上提高设计性能。因此,开发出高效且实用的算法是实现优异除法器性能的关键所在,这也使得除法器的算法研究成为当前的热点领域。目前在软件层面,减法算法被广泛采用以进行除法运算:将被除数作为被减数,而将除数作为减数进行连续的减法操作直至被减数小于减数时为止,并记录相应的步骤。

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  • VerilogEDA/PLD
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    本研究探讨了使用Verilog语言设计一种可在不同应用场景中调整精度的整数除法器,并分析其在电子设计自动化(EDA)和现场可编程逻辑器件(PLD)中的性能表现。 0 引言 除法器是电子技术领域中的一个基础模块,在各种电路设计中得到了广泛应用。实现除法器的方法主要有硬件实现与软件实现两种途径。 在硬件实现方面,尽管会消耗较多的硬件资源,但其优点在于能够提供较快的操作速度。例如,利用微处理器进行快速乘除运算、通过FPGA技术实施二进制除法以及采用模拟电路构建除法器等方法都属于这一范畴;而在软件实现中,则可以通过设计高效的算法来提高器件的工作频率和灵活性,并从整体上提升系统的性能表现。 当前,在软件方案方面,通常借助减法操作来进行除法运算。具体来说,就是将被除数视作被减数,而把除数作为减数值进行连续的减法处理,直到剩余值小于该减数值为止;在此过程中记录每次成功的“借位”次数即为最终结果。 综上所述,在现今的研究热点中,设计出高效且实用的算法对于提高除法器的功能至关重要。
  • FPGAMSK制解EDA/PLD
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    本论文探讨了基于FPGA技术实现MSK(最小频移键控)调制解调器的设计及优化,并分析其在电子设计自动化(EDA)和可编程逻辑器件(PLD)领域的应用价值。 本段落提出了一种基于FPGA的数字MSK调制解调器设计方法,并使用VHDL语言进行了模块设计与时序仿真。硬件实现采用Altera公司EP2C15AF256C8N FPGA芯片。实验结果表明,该数字MSK调制解调器具有相位连续、频带利用率高的优点。 在点对点的数据传输中,数字调制解调器得到了广泛应用。传统的二进制数字调制解调器基于模拟载波,在电路实现时需要使用模拟信号源,这给全数字化应用环境带来了不便。本段落分析了MSK(最小频移键控)的数字调制信号特征,并提出了一种适用于固定数据速率传输的全数字MSK调制解调器设计方案。该方案利用VHDL语言进行模块设计及仿真验证。
  • VHDLEDA/PLD中多功能变模
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    本设计探讨了利用VHDL语言在EDA/PLD环境中开发一种灵活多样的可变模计数器。该计数器具备多种功能,能够适应不同的应用需求,并实现了高效率和低功耗的目标。 0 引 言 随着电子技术、计算机技术和EDA技术的不断发展,利用FPGA/CPLD进行数字系统的开发已被广泛应用于通信、航天、医疗电子及工业控制等领域。相比传统的电路设计方法,FPGA/CPLD具有功能强大、开发周期短、投资少等优势,并且便于追踪市场变化及时修改产品设计,以及使用智能化的开发工具。近年来,FPGA/CPLD发展迅速,在集成电路制造工艺不断进步的支持下,高性价比的新型器件层出不穷,使FPGA/CPLD成为当前硬件设计的重要途径之一。在应用和开发过程中,VHDL语言作为一种主流的硬件描述语言,具有强大的电路描述能力和建模能力,并能从多个层次对数字系统进行详细的建模与描述。
  • FPGA信号发生EDA/PLD
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    本项目介绍了一种基于FPGA技术开发的可调信号发生器的设计与实现,并探讨了其在电子设计自动化(EDA)和现场可编程逻辑器件(PLD)领域内的多种应用场景。 摘要:本设计基于FPGA技术,使用Altera公司DE2-70开发板中的CycloneⅡ系列EP2C70芯片作为核心器件,创建了一种新型可调信号发生器。通过QuartusⅡ软件及Vetilog HDL编程语言设计了LPM_ROM模块以定制数据ROM,并利用地址指针读取不同区域的数据,根据不同的读取间隔来调整频率功能。该系统能够产生正弦波、方波、三角波和锯齿波四种类型的信号,并且使用嵌入式逻辑分析仪对产生的各种信号进行实时测试。实验结果表明,此可调信号发生器系统的软件模拟数据与理论定制的波形一致。 传统信号发生器大多由模拟电路构成,存在连线复杂、调试繁琐及可靠性较差等缺点。
  • AVR和FPGAEDA/PLD中高字式移相发生
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    本文介绍了一种基于AVR微控制器与FPGA技术相结合的设计方案,用于开发一款高精度数字式移相发生器,应用于EDA及PLD领域。该设备能够提供精确的信号相位调整功能,适用于多种电子测试和测量场景。通过优化算法和硬件架构设计,实现了移相过程中的低误差和高稳定性要求,为相关技术领域的研究与应用提供了新的解决方案。 移相信号发生器是信号源的重要组成部分之一。然而,传统的模拟移相存在一些缺点:输出波形易受输入波形影响;移相角度与负载大小及性质相关,导致精度不高且分辨率较低。此外,传统方法无法实现任意波形的移相,这主要是因为其幅相特性决定了对于方波、三角波和锯齿波等非正弦信号各次谐波的相位移动和幅度衰减不一致,从而引起输出波形失真。 当前利用直接数字频率合成(DDS)技术生成信号源的方法已被广泛应用。然而,专用的DDS芯片由于采用特定集成工艺,内部数字信号抖动较小,并不能提供高质量的模拟信号。随着现代电子技术和单片机及可编程技术的发展,数字移相技术应运而生。
  • FPGA频率EDA/PLD与实现
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    本研究探讨了利用FPGA技术进行等精度频率计的设计和实现,重点分析其在电子设计自动化(EDA)及可编程逻辑器件(PLD)领域内的应用价值和技术优势。 摘要:基于等精度测量原理,采用FPGA并通过VHDL编程设计了一款数字式频率计,其工作范围为DC~100 MHz,并提供了实现代码及仿真波形。该设计方案具有较高的实用性和可靠性。 关键词:FPGA;等精度;频率计;VHDL 现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)属于专用集成电路产品的一种,通过软件编程可以对目标器件的结构和工作方式进行重构,从而能够随时调整设计内容。它具备集成度高、灵活性强、开发周期短以及快速可靠等优点,在数字电路的设计中得到了广泛应用。 本段落介绍了一种利用FPGA来实现DC~100 MHz自动切换量程的数字式等精度频率计的方法,并详细描述了其具体实施过程。
  • 五位EDA
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    《五位除法器设计与EDA应用》一书聚焦于五位数除法器的设计原理及电子设计自动化(EDA)工具的应用实践,深入探讨了高效硬件实现方法。 设计一个能够进行两个五位数相除的整数除法器。使用发光二极管显示输入数值,并用7段显示器展示结果的十进制形式。
  • FPGAEDA/PLD字秒表
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    本项目旨在基于FPGA技术,开发一款高效的电子设计自动化(EDA)与可编程逻辑器件(PLD)相结合的数字秒表。该秒表的设计融合了硬件描述语言和时序逻辑控制,确保精确计时功能的同时,提供灵活的电路配置选项,适用于教学、科研及工业应用等多个场景。 基于FPGA的数字秒表设计 在现代电子设计自动化(EDA)和可编程逻辑器件(PLD)领域,FPGA因其灵活性高、可重配置性以及快速原型验证等优点被广泛应用于各种数字系统的设计中。本段落详细介绍了如何使用VHDL语言编写源代码,在以EPlC6Q240芯片为核心的FPGA开发板上设计并实现一个数字秒表,并通过EDA工具进行仿真和验证。 **一、系统设计方案** 1. **总体框图** 数字秒表由分频器、计数模块、功能控制模块、势能控制模块以及显示输出模块构成。这些组件协同工作,确保秒表能够正常运行并准确地展示时间信息。设计采用了EPlC6Q240 FPGA芯片作为核心控制器,并与开发板上的外围电路配合使用。 **二、系统功能要求** - **显示功能**: 通过四个7段数码管分别来表示秒和百分秒。 - **状态控制**: 支持三种不同的操作模式,包括运行时间计数、归零以及正常时钟展示。用户可以通过输入特定的信号来进行这些模式之间的切换。 - **设定与调整**: 用户可以设置时间和进行计数操作;秒钟采用60进制而十分之一秒则使用100进制,在达到最大值后会自动回零或递增。 **三、模块功能设计及仿真** 1. **分频器** 50 MHz的系统时钟经过三级分频,以生成用于计数和势能控制所需的100 Hz与1,000 Hz频率信号。这部分的设计通过VHDL语言实现,并进行了相应的逻辑验证。 2. **计数模块** 包含两个独立的计数器:一个响应于100 Hz时钟脉冲,用于十分之一秒的累加;另一个则在前者进位后启动对秒钟(60进制)进行递增。这些操作由外部提供的开始/停止和复位信号控制。 3. **势能控制器** 采用每秒扫描一次的方式驱动四个数码管显示数字,并确保每个显示器以250 Hz的频率刷新,避免了视觉上的闪烁现象。这部分代码处理的是如何按照特定顺序点亮各个LED段来形成所需的数值显示效果。 4. **输出控制模块** 因为开发板上只有一个数据端口连接到所有四位数显管,所以需要精确同步输入的数据与相应的势能信号以保证正确的数字展示。此外,还根据功能转换指令调整显示模式。 **四、系统仿真及验证** 完成各部分的硬件描述语言编程后,在QuartusⅡ平台上进行编译和逻辑模拟,并通过观察生成的标准波形文件来确认各个模块的功能是否符合预期设计目标。 **五、实施与测试** 选用Altera公司的EPlC6Q240 FPGA,利用VHDL代码及QuartusⅡ工具完成从输入到输出的所有步骤:编程输入、编译优化逻辑结构直至最终生成配置文件并下载至硬件平台进行实际操作验证。 **六、结论** 本项目成功地展示了如何借助现代EDA技术和FPGA技术实现一个完整的数字秒表系统,不仅大大缩短了产品开发周期和降低了成本投入,同时也保证了系统的可靠性和高性能表现。这种基于模块化设计思想的解决方案在未来的电子产品中具有广泛的应用前景和发展潜力。
  • Verilog
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    本项目专注于Verilog硬件描述语言在数字电路中的应用,特别强调高效能除法器的设计与实现。通过优化算法和结构,旨在提高计算效率并减少延迟。 可以自行设定除数和被除数的位宽,所需时钟数为商的位数再加1。已附带测试基准(testbench),内容简单易懂。
  • Verilog HDL 浮点
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    本项目采用Verilog HDL语言实现高效能浮点数除法器的设计与仿真,优化了硬件资源利用及运算速度,适用于高性能计算需求场景。 浮点数的除法器设计资料非常好,我参考这本书进行除法器的设计。