基于Multisim的VHDL建模與仿真

摘要：主要分析了QuartusⅡ的特點和虛擬仿真軟件的優越性，以交通燈控制系統為例，介紹了在虛擬仿真軟件Multisim平臺上使用VHDL硬件描述語言進行程序編寫、電路建模和仿真的方法。仿真實驗證明了該方法的有效性。
關鍵詞：Multisim；VHDL；電路仿真；交通燈

0 引言
隨著電子技術的不斷發展與進步，電子系統的設計方法發生了很大的變化，基于EDA技術的設計方法正在成為電子系統設計的主流，利用EDA語言編程技術已成為許多高校電類專業學生必須掌握的一門重要技術。NI公司推出的Multisim電子電路仿真軟件有豐富元件庫、元件品種齊全、具有強大的仿真分析能力，模擬仿真效果接近實際等優點。Multisim具有VHDL仿真功能，除了可以直接對VHDL程序編譯波形仿真外，還可以進行VHDL電路模塊的設計仿真。隨著計算機軟件技術的快速發展，電路仿真軟件的種類和功能越來越強大，使用VHDL硬件描述語言是當前電子電路設計非常重要的一部分。但是當前使用的仿真軟件只能進行波形仿真，如果沒有相應的硬件設備仿真效果不明顯。Multisim具有VHDL仿真功能，除了可以直接對VHDL程序編譯波形仿真外，還可以與其他電路元件例如開關、LED、七段數碼管顯示、模擬示波器等一起構成電路進行仿真，可解決QuartusⅡ軟件只能實現波形仿真實驗效果不明顯的問題。本文主要介紹了利用Multisim進行交通燈的VHDL程序編寫、電路建模和仿真的過程。

1 基于Multisim的VHDL建模
一個完整的、典型的VHDL設計流程既是自頂向下設計方法的具體實施途徑，也是EDA工具軟件本身的組成結構。圖1是基于EDA軟件的FPGA／CPLD開發流程框圖。對于目前流行的EDA工具軟件，圖1的設計流程具有一般性。下面以交通燈為例說明基于Multisim的VHDL建模實現。

1．1 設計要求
設計要求：在Multisim中利用VHDL語言，設計一個簡單交通燈控制系統，要求東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮，時間8 s。東西方向與南北方向黃燈亮，時間2 s。南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮，時間8 s。如果發生緊急事件，可以手動控制四個方向紅燈全亮。