数字系统设计的一般过程详解

数字系统设计流程如图11.1所示。

图11.1　数字系统设计流程图

（1）明确系统功能，进行总体设计方案的比较、选择与确定。

一个数字系统，可能有几种不同的设计方案可以实现。所以，首先应根据系统的任务和要求，进行仔细分析研究，明确所要设计的系统功能，找到关键问题，确定设计原理；提出尽可能多的设计方案来进行比较，最终，根据原理正确、易于实现的原则确定最后设计方案。

（2）画出系统总体功能结构框图。

把系统从逻辑功能上进行划分，画出系统总体功能结构框图，即由各功能模块示意连接而成的框图。

编写控制算法：

获得系统结构框图之后，数据处理器的构造模块基本就可以确定了。但是控制器的构造模块要根据系统的复杂程度来定，如果控制信号简单明确，有时可能不需要控制算法。如果控制信号复杂可能需要确定描述系统将要采用的控制算法，并完成算法设计。(www.xing528.com)

系统的控制算法反映了数字系统中控制器对数据处理器的控制过程，它与系统所采用的数据处理器结构密切相关。因此，算法设计要紧密结合数据处理器的结构来进行。算法设计的最终目的是获得系统的控制状态图。

（3）功能模块的设计

根据功能和技术指标要求，确定每个功能模块应选择的单元电路。

（4）单元电路的设计。

对组成各功能模块的单元电路，分别进行设计出满足功能及技术指标要求的电路，包括元器件选择和必要的电路计算等。实际设计时，（3）和（4）经常同时进行。

元器件的选择很关键。在条件允许的情况下，应尽量选择通用性强的、新型的、调试容易的、性价比高的、集成度高的元器件。例如，设计一个脉冲信号发生器，其主要电路元器件可以有多种选择，①555集成定时器加电阻、电容；②石英晶体加非门、电阻、电容；③专用函数信号发生器集成电路加电阻、电容。要根据系统技术要求和实际条件选择。

此外，近年来一些公司生产的可编程逻辑器件（PLD）及其编程技术的飞速发展更为数字电路的设计开辟了广阔的空间。例如Altera、Xilinx、Lattice等公司都推出了各自的在系统可编程逻辑器件（isp PLD）及其编程软件，可使设计者在PC机上通过运用开发软件，实现对系统电路的编程设计，再进行时序和功能仿真，若仿真结果符合设计要求，即可通过连接PC机接口和含有isp PLD器件的实验板接口的下载编程电缆，对isp PLD器件进行编程。IspPLD器件把高集成度、精确的设计集于一个芯片中，反复编程的次数可达10 000次，可集合许多独立标准数字电路器件所实现的电路，例如一个由若干门电路、触发器、编码器、译码器、加法器、比较器、数据选择器、计数器等组合而成的数字电路系统，可能用一片ispPLD芯片加外围电路就可以实现。所以，有条件情况下可选择可编程逻辑器件进行设计。

（5）最后画出总体电路原理图，必要时画出总体布线图。