基于FPGA的多功能空调控制器设计

　　图6 输出驱动状态转换图

　　6 设计验证

　　设计采用了具有良好可移植特性的VHDL语言进行描述，通过Altera公司的MAX+PLUSII工具软件，以其FPGA/ACEX1K /EP1K30TC144-3芯片作为测试载体，进行了编译测试和硬件验证。

　　6.1 仿真测试

　　控制器整体仿真测试结果如下：

　　图7 控制器仿真波形1

图8 控制器仿真波形2

　　图7为控制器按键输入的响应情况，如图所示，随着按键的按下，各种输出正常。图8为控制器工作于睡眠模式，风速为4级，定时两小时的波形图，从图中可以清晰地看到，在关机到来时，STATE信号进行了闪烁提示，自设温度值也随着时间由21℃自增为23℃。综合以上分析可以看出，软件仿真达到了预期的性能指标。

　　6.2 资源使用状况

　　FPGA具有精确的可测试性，借助功能强大的分析软件可以在软件设计阶段就对设计做出准确的预测和评估。由MAX+PLUSII软件分析可知，设计中关键路径的最大延时不超过20个纳秒，这是一般的设计方法所不能达到的。控制器的资源使用情况如表1所示。

　　表1 控制器资源使用状况

　　输入引脚数输出引脚数逻辑单元数

　　15 32 230

　　6.3 硬件测试

　　设计已于零七年十月在乐山师范学院EDA技术开发实验平台上通过硬件测试，控制器各项功能工作正常，整机运行良好，性能稳定，达到预期设计指标。

　　7 结束语

　　FPGA技术的引入，使得设计摆脱了硬件电路的束缚，设计者只需将更多的精力致力于软件的设计和优化上，从而极大地提高了设计效率。本设计从任务提出到最终完成硬件测试仅历时两个多月，这在一定程度上也证明了在空调控制器的设计中引入现代FPGA技术的可行性和巨大潜力。随着FPGA技术及其制作工艺的不断进步，将现代FPGA技术融入该类控制器的研发和生产之中必将大有可为。

[参考文献]

　　[1]http://xk.cn.yahoo.com/articles/070814/1/2a52_2.html. 雅虎数码.

　　[2] 黄志伟.FPGA系统设计与实践[M].北京:电子工业出版社,2005.

　　[3] 潘松,黄继业.EDA技术与VHDL[M].北京:清华大学出版社,2005.

　　[4] 周启,冀兆良.家用空调的现状与发展趋势[J].山西建筑，2007，（3）：159-160.