基于Multisim的VHDL建模与仿真

　　摘要：主要分析了QuartusⅡ的特点和虚拟仿真软件的优越性，以交通灯控制系统为例，介绍了在虚拟仿真软件Multisim平台上使用VHDL硬件描述语言进行程序编写、电路建模和仿真的方法。仿真实验证明了该方法的有效性。

　　关键词：Multisim；VHDL；电路仿真；交通灯

　　 引言

　　随着电子技术的不断发展与进步，电子系统的设计方法发生了很大的变化，基于EDA技术的设计方法正在成为电子系统设计的主流，利用EDA语言编程技术已成为许多高校电类专业学生必须掌握的一门重要技术。NI公司推出的Multisim电子电路仿真软件有丰富元件库、元件品种齐全、具有强大的仿真分析能力，模拟仿真效果接近实际等优点。Multisim具有VHDL仿真功能，除了可以直接对VHDL程序编译波形仿真外，还可以进行VHDL电路模块的设计仿真。随着计算机软件技术的快速发展，电路仿真软件的种类和功能越来越强大，使用VHDL硬件描述语言是当前电子电路设计非常重要的一部分。但是当前使用的仿真软件只能进行波形仿真，如果没有相应的硬件设备仿真效果不明显。Multisim具有VHDL仿真功能，除了可以直接对VHDL程序编译波形仿真外，还可以与其他电路元件例如开关、LED、七段数码管显示、模拟示波器等一起构成电路进行仿真，可解决QuartusⅡ软件只能实现波形仿真实验效果不明显的问题。本文主要介绍了利用Multisim进行交通灯的VHDL程序编写、电路建模和仿真的过程。

　　1 基于Multisim的VHDL建模

　　一个完整的、典型的VHDL设计流程既是自顶向下设计方法的具体实施途径，也是EDA工具软件本身的组成结构。图1是基于EDA软件的FPGA／CPLD开发流程框图。对于目前流行的EDA工具软件，图1的设计流程具有一般性。下面以交通灯为例说明基于Multisim的VHDL建模实现。

　　

　　1．1 设计要求

　　设计要求：在Multisim中利用VHDL语言，设计一个简单交通灯控制系统，要求东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间8 s。东西方向与南北方向黄灯亮，时间2 s。南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间8 s。如果发生紧急事件，可以手动控制四个方向红灯全亮。

　　1．2 基于Multisire的VHDL建模

　　（1）Multisim中的VHDL语言编辑

　　由于Multisim软件不能直接使用VHDL模块，需要同时安装Multisim 2001软件。

　　①用Multisim中的VHDL-SIMULATION模块完成VHDL语言的编辑，命名为“traffic．acc”。

　　②编译链接编辑好的VHDL语言，除了检查VHDL语言错误外，编译链接会产生一个“*．vx”文件，只有这个文件才能在制作元件封装时调用，见图2。