基于EDA层次化设计方法的出租车计费器设计

摘要：出租车计费器一般采用以单片机为核心的设计方法，设计不够灵活方便。为此，在此介绍了采用EDA技术的层次化设计方法设计出租车计费器的方法。即用VHDL编写各个功能模块，实现低层设计；用原理图输入方式描述各模块间的关系，实现顶层设计。采用FPGA可编程逻辑器件为系统控制单元，无需添加外围电路，更新功能仅需修改软件。实验表明，该设计方法简单快捷，所设计的系统性能可靠。应用该方法设计的数字电子系统具有很强的灵活性。
关键词：EDA；VHDL；层次化；出租车计费器

0 引言
EDA使用户在无需实际芯片、电路板和仪器仪表的情况下进行电路设计和分析；采用在系统编程技术，在现场对系统进行逻辑重构和升级，实现硬件设计软件化。
EDA技术以可编程逻辑器件FPGA和CPLD及其开发系统为硬件平台，以EDA开发软件如Max+PlusⅡ为开发工具，基于逻辑功能模块的层次化设计方法设计数字系统。Max+PlusⅡ设计可采用原理图、硬件描述语言(VHDL)等多种输入方式，并支持这些文件的任意混合设计。对于不同层次，可采用不同的输入方式进行设计。由于VHDL擅长描述模块的逻辑功能，所以在对底层模块设计中，常采用VHDL进行描述，而原理图则擅长描述模块间的连接关系，故在顶层设计中，常采用原理图输入方法。出租车计费器通常以单片机为核心进行设计，本文以为它例介绍基于EDA技术的数字系统混合设计方法。

1 出租车计费器功能
出租车计费器的功能要求：
(1)实现出租车按行驶里程收费，起步费为7．0元；
(2)行驶3 km后再按2元／km计费，车停时不计费；
(3)能预置起步费和每公里收费，并能模拟汽车启动、停止、车速等状态。
根据VHDL特点，设计者不再需要考虑选择固定功能的标准芯片，而是从实现系统功能与性能出发来，建立出租车计费器系统模块，如图1所示。

2 出租车计费器的设计与实现
本系统分底层和顶层2个层次设计，底层设计采用VHDL编写各个功能模块，顶层设计采用原理图方式描述各模块间的连接。