EDA技术在交通灯系统控制器中的应用研究

摘 要：电子设计自动化技术简称为EDA技术，是多数设计者进行电子系统设计活动时必用的技术之一，它帮助设计者和计算机之间构建起有效的桥梁，在不受硬件电路限制的条件下完成系统功能设置和程序改变工作，大幅度降低了设计成本和时间。本文深入了解了EDA技术的发展过程，剖析上世纪70年代EDA技术兴起阶段到现如今广泛应用于各行各业的历程，通过对EDA技术基本特征的研究来加快电子技术平台扩大速度。我们提出了一类EDA技术在交通灯系统控制器中的应用方案，通过对系统和交通模块的设计来完成两者的契合，凸显EDA技术的广适性和有效性。

关键词：EDA技术；交通灯；控制器

数字系统跟随电子技术的发展而改革更新，两者相辅相成、相得益彰，颠覆了传统“自底向上”的设计模式，通过“自顶而下”模块设计方法来完成硬软件的分离和语言编程契合工作。EDA技术的推出无疑是有益于电子和计算机行业发展和前进的，它充分利用计算机平台、可编程逻辑器件载体来实践设计方案，将其运用于交通灯等其他设备设计过程中无疑是安全可行的。

1 EDA技术的发展

1.1 20世纪70年代的计算机辅助设计阶段

上世纪中后期我国传统手工制图、电路集成设计模式渐渐被抛弃，随之兴起的MOS工艺、中规模集成电路提高了产品精度和性能，计算机辅助设计技术开始广泛应用于各行各业，设计师可以在短时间内设计出产品和布局电路，而以Tango布线为代表的系列软件代替手工绘图活动。

1.2 20世纪80年代的计算机辅助工程阶段

进入20世纪80年代，微处理器、可编程逻辑器件、随机存储器等高性能器件已经成为了计算机行业的热点之一，集成电路将上百万的存储单元汇集到小体积的设备里，帮助EDA技术快速到达计算机辅助工程设计空间，著名的CAE工具开发推出以后，迅速涉及产品设计、生产和测试等不同领域，提高了设计速度。

1.3 20世纪90年代的电子设计自动化阶段

上世纪末EDA技术经历了大规模的创新和改革，无论是硬件设计还是系统级电子产品开发工作，都取得了突飞猛进的发展，这个时期推出的ASIC技术、AHDL高级硬件描述语言均完成了新的嵌入，EDA技术利用分解法来完成系统设计自动化目标，使其能和多数硬软件兼容。

2 EDA技术的基本特征

设计工作中运用EDA技术有几个重要的流程，首先要在确定的平台上规划好科学的设计文件，借助语言或原理图的力量来完成总体规划任务。设计师的主要工作是将系统硬件功能软件描述化，同时能发挥工具效能，通常情况下会使用CPLD/PPGA器件来辅助设计。（1）“自顶向下”设计方法侧重分解复杂问题，充分发挥了EDA技术模块化设计的优势；（2）数字电路设计过程中使用EDA技术突破了器件限制的条件，设计师可以不顾器件结构和高层设计之间的关系，投入到解决优化需求和形式创新等问题上，在提高设计速度的同时降低了设计风险；（3）拥有科学、有效的并行设计原则，不同设计者可以分享设计工作中的不同模块；（4）强大的移植功能，EDA技术利用硬件描述语言将集成电路、可编程控制器件连接起来，且不受目标器件结构影响。

3 交通灯系统控制器的设计

将EDA技术运用于交通灯系统控制器中，充分考虑车辆、行人道路通行的问题，我们设计了十字路口中甲、乙两条主流道路，采取红、黄、绿交通模式，在甲道中，R1、Y1、G1分别代表红灯、黄灯、绿灯；在乙道中，R2、Y2、G2也代表红灯、黄灯和绿灯。

3.1 系统设计方案

交通灯系统控制器拥有控制器、交通管理灯、定时器三大设备，如图1所示，3个定时器分别负责甲道、乙道、公共车道的车辆通行时间，同时用t3、t1、t2来表示。计数器按秒来计算车道通行时间，控制着定时器的工作，三大车道的工作使能信号可以用C1、C2、C3符号来表示，定时器启动计数功能，计数器指示信号用W1、W2、W3来表示，计数从0开始显示信号，计数完毕后则用1表示。

3.2 交通控制模块

（1）So状态：甲道显示红灯，乙道显示绿灯且开始计时，定时器设定30s的数值，此时车辆必须在30s通过十字路口；（2）S1状态：乙道结束30s通行时间，开启5s黄灯警示时间，甲道仍处于红灯计时状态；（3）5s黄灯时间结束后的乙道进入红灯状态，此时甲道计时器开始进行30s的绿灯计时工作；（4）S3：甲道结束30s的绿灯阶段后进入5s的黄灯阶段，等待5s过去后乙道进入绿灯状态，此时返回到最初的So状态；（5）R、Y、G三个字母分别代表红灯、黄灯和绿灯，而甲、乙两道附带数字分别是1和2，既代表R1是甲道红灯，R2是乙道红灯，以此类推。当交通信号灯亮时用“1”来表示，数字显示为“0”时不亮。

4 结语

传统数字系统依靠EDA技术得以大幅度提升，加快了对设计方案的开发和实践，并将其实践在硬软件设计过程中，利用VHDL语言来转换广适用性的编程，完成人机交换任务。设计者利用EDA技术即可快速、准确的设计电子系统，并将其运用至交通灯系统控制器中，既保证了设计电路的安全性，又增强了实际操作中的灵活性，完成硬软件的功能提升工作。

[参考文献]

[1]包妍，于宏涛，郎东革，杜士鹏，孟祥斌.基于EDA技术的温度采集系统设计[J].北京电力高等专科学校学报（自然科学版），2012，29（4）.