vhdl是随着可编辑逻辑器件（pld）的发展而发展起来的一种硬件描述语言。它是1980年美国国防部vhsic（超高速集成电路）计划的一部分，并于1986年和1987年分别成为美国国防部和ieee的工业标准。作为一种硬件设计时采用的标准语言，vhdl具有极强的描述能力，能支持系统行为级、寄存器传输级和门级三个不同层次的设计，这样设计师将在top－down设计的全过程中均可方便地使用同一种语言。而且，vhdl设计是一种“概念驱动式”的高层设计技术，设计人员毋需通过门级原理图描述电路，而是针对目标进行功能描述，由于摆脱了电路细节的束缚，设计人员可以专心于设计方案和构思上，因此设计工作省时省力，加快了设计周期，并且工艺转换变得轻松。vhdl设计技术对可编程专用集成电路（asic）的发展起着极为重要的作用。

　　自从微软提出“维纳斯”计划后，机顶盒便成为信息产业追逐的主要目标，也是信息家电中的主流产品。各国都在加紧对机顶盒的开发，我国也提出了相应的“女娲”计划，全国许多科研单位与生产厂家都在进行这方面的研究。由于我国有线电视资源丰富，市场前景很大，因而对有线电视机顶盒的研究也就格外引人注目。然而，由于我国还未完全开展数字电视业务，因而在机顶盒的调试过程中，要找到合适的信号源是很不容易的，不得不采用通过计算机输出标准视频码流的方式来实现。可大多数计算机eisa总线并行输出的数据速率都难以满足实际工作的需要。虽然eisa总线可以一次输出16位并行数据，但这对于一次只能处理8位并行数据的器件来说，仍需要一个转换过程。本文介绍了一种数据格式转换的设计方案。该方案采用vhdl对一块cpld芯片进行编程，使其实现从16位并行数据到8位并行数据的转换，并将eisa口的数据输出速率提高一倍，达到信源要求。

1 vhdl的特点

　　vhdl是一种面向设计的、多层次、多领域且得一致认同的、标准的硬件描述语言。它主要有如下特点：

　　·能形式化地抽象表示电路的结构和行为，降低了硬件电路设计的难度。

　　·采用自上到下（top－down）的设计方法，支持逻辑设计中层次与领域的描述；它支持三个层次的描述：行为描述、rtl方式描述、门级描述（逻辑综合）。

　　·可进行系统的早期仿真以保证设计的正确性。

　　·主要设计文件是vhdl语言编写的源程序，便于文档管理。

　　·硬件描述与实现工艺无关。

　　由于vhdl语言已作为一种ｉｅｅｅ的工业标准，因而其语言标准、规范、语法比较严格，易于共享和复用。而且，vhdl设计技术齐全、方法灵活、支持广泛。目前大多数ｅｄａ工具几乎在不同程度上都支持vhdl语言。

２ ｃｐｌｄ外部引脚说明

　　该方案中所用的芯片是xilinx公司的cpld 9500系列芯片，其类型为xc95108－7 pc84。这种芯片共有84个外部引脚，其中5个引脚接地，6个引脚接电源，4个引脚用于jtag，剩下的引脚为i／o引脚。根据eisa总线的信号特征和信源的要求，该芯片所使用的外部引脚为如图1所示。

图1中输入信号：

ｄａｔａ＿ｉｎ 15～0 输入的数据信号

ａｄｄｒｅｓｓ 15～0 输入的地址信号

ｒｅｓｅｔ 复位信号

ａｅｎ 地址允许信号

ｃｌｋ 输入时钟信号

ｉｏｗ ｉ／ｏ写信号

输出信号：

ｉｏ＿ｃｓ 16位ｉ／ｏ片选信号

ｄａｔａ＿ｏｕｔ 7～0 输出的数据信号

ｄｅｎ 输出数据使能信号

ｄｃｌｋ 输出数据时钟信号

3 系统整体设计

　　系统启动后，主机向i／o口发出地址信号。aen为低电平时，系统进行地址译码。译码成功后，产生一使能信号enable打开数据暂存单元。数据到来后，数据暂存单元将总线上的16位并行数据锁存在暂存器中，同时产生一允许信号permit，允许进行数据格式转换。接下来系统根据当前所处的状态进行选择输出，完成格式的转换，并产生相应的输出数据使能信号den和输出数据时钟信号dclk。整个过程结束后，将各信号复位，开始新的转换周期。因此，整个系统应包括五个逻辑部分：地址译码、数据暂存、状态控制、复位控制、转换输出。

3.1 系统的整体框图

系统的整体框图如图2所示。

3.2 系统的工作时序

　　转换过程的时序如图3所示。

4 vhdl语言描述

4.1 各单元模块的描述

　　·地址译码单元

　　计算机与i／o设备间的正确通信是通过对i／o空间的寻址操作来完成的。每个i／o端口都分配了一个地址。在该方案中，将端口的地址设定为0280h，采用完全译码的方式。同时为了避免dma操作控制总线，设计时让aen亦参与译码，并由时钟