基于FPGA的电机控制器设计(3)
FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。EDA技术代表了当今电子设计技术的最新发展方向，它彻底改变了数字系统的设计方法和实现手段。随着硬件描述语言VHDL的普及以及CPLD~FPGA器件的广泛应用，它必将在硬件设计领域发挥更为重要的作用。基于FPGA 技术对步进电机的转速进行精确控制，具有可移植性能优越、可靠性强等优点，具有广泛的应用前景。
1.3 论文的主要工作和结构安排
本文利用EDA技术及VHDL语言对步进电机控制器进行系统设计。通过对步进电机控制原理的研究，在EDA技术平台上完成对步进电机控制器的电路设计，编译后下载到FPGA器件中，最终完成硬件的功能实现。
为了较清晰地展示步进电机控制器的设计，本文的组织顺序如下：
第1章为绪论，介绍课题背景，提出了本文的研究意义。
第2章详细介绍了EDA技术的概念，VHDL硬件描述语言的各种优势，论述了EDA技术的发展历程，为后面EDA软件平台的使用奠定了基础。
第3章介绍了本课题所使用的软件 ，它是步进电机控制器系统实现的软件平台。
第4章分析了步进电机工作原理并给出其驱动控制器的软件和硬件设计方案，为下一步的电路设计提供了理论支持，是本文的核心部分。
第5章详细介绍了在EDA技术软件QuartusⅡ上完成电路设计并最终实现硬件功能的设计流程，是对QuartusⅡ软件使用过程的介绍，更是对理论知识的综合应用。
第6章总结与展望。
2 EDA技术及VHDL语言
2.1 EDA技术
现代电子设计技术的核心已日趋转向基于计算机的电子设计自动化技术，即EDA(Electronic Design Automation)技术。 EDA技术就是依赖功能强大的计算机，在EDA工具软件平台上，对以硬件描述语言HDL为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、布局布线以及逻辑优化和仿真测试，直至实现既定的电子线路系统功能[2]。EDA技术使得设计者的工作仅限于利用软件的方式，即利用硬件描述语言VHDL和EDA软件来完成对系统硬件的实现。
EDA技术在硬件实现方面融合了大规模集成电路制造技术，IC版图设计技术、ASIC测试和封装技术、FPGA/CPLD编程下载技术、自动测试技术等；在计算机辅助工程方面融合了计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）、计算机辅助工程（CAE）技术以及多种计算机语言的设计概念；而在现代电子学方面则容纳了更多的内容，如电子线路设计理论、数字信号处理技术、数字系统建模和优化技术及长线技术理论等。因此EDA技术为现代电子理论和设计的表达与实现提供了可能性。
EDA代表了当今电子设计技术的最新发展方向，它的基本特征是：设计人员按照“自顶向下”的设计方法，对整个系统进行方案设计和功能划分，系统的关键电路用一片或几片专用集成电路（ASIC）实现，然后采用硬件描述语言（HDL）完成系统行为级设计，最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件，这样的设计方法被称为高层次的电子设计方法。
“自顶向下”的设计方法首先从系统设计人手，在顶层进行功能方框图的划分和结构设计。在方框图一级进行仿真、纠错，并用硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述，在系统一级进行验证。然后，用综合优化工具生成具体门电路的网络表，其对应的物理实现级可以是印刷电路板或专用集成电路[3]。由于主要的设计仿真和调试过程是在高级别上完成的，它有助于早期发现错误的设计结构，避免工作的浪费，并减少逻辑功能仿真的工作负荷，提高设计的成功率。
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