基于FPGA的多功能空調控制器設計

　　圖6 輸出驅動狀態轉換圖

　　6 設計驗證

　　設計采用了具有良好可移植特性的VHDL語言進行描述，通過Altera公司的MAX+PLUSII工具軟件，以其FPGA/ACEX1K /EP1K30TC144-3芯片作為測試載體，進行了編譯測試和硬件驗證。

　　6.1 仿真測試

　　控制器整體仿真測試結果如下：

　　圖7 控制器仿真波形1

圖8 控制器仿真波形2

　　圖7為控制器按鍵輸入的響應情況，如圖所示，隨著按鍵的按下，各種輸出正常。圖8為控制器工作于睡眠模式，風速為4級，定時兩小時的波形圖，從圖中可以清晰地看到，在關機到來時，STATE信號進行了閃爍提示，自設溫度值也隨著時間由21℃自增為23℃。綜合以上分析可以看出，軟件仿真達到了預期的性能指標。

　　6.2 資源使用狀況

　　FPGA具有精確的可測試性，借助功能強大的分析軟件可以在軟件設計階段就對設計做出準確的預測和評估。由MAX+PLUSII軟件分析可知，設計中關鍵路徑的最大延時不超過20個納秒，這是一般的設計方法所不能達到的。控制器的資源使用情況如表1所示。

　　表1 控制器資源使用狀況

　　輸入引腳數輸出引腳數邏輯單元數

　　15 32 230

　　6.3 硬件測試

　　設計已于零七年十月在樂山師范學院EDA技術開發實驗平臺上通過硬件測試，控制器各項功能工作正常，整機運行良好，性能穩定，達到預期設計指標。

　　7 結束語

　　FPGA技術的引入，使得設計擺脫了硬件電路的束縛，設計者只需將更多的精力致力于軟件的設計和優化上，從而極大地提高了設計效率。本設計從任務提出到最終完成硬件測試僅歷時兩個多月，這在一定程度上也證明了在空調控制器的設計中引入現代FPGA技術的可行性和巨大潛力。隨著FPGA技術及其制作工藝的不斷進步，將現代FPGA技術融入該類控制器的研發和生產之中必將大有可為。

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