文#160;献#160;综#160;述

随高层楼宇的增加，电梯越来越多的走进了人们的生活，对人们的生活的影响越来越大。为了让电梯更好的服务人们，各种电梯新技术不断地发展起来。随着人们生活水平的不断提高，经济的快速发展和生产生活的需要，城市高层建筑如雨后春笋拔地而起。与此相应，作为一种可以垂直升降运输的工具一电梯也得到迅猛的发展。现在，电梯己完全融入我们的生活、工作及学习中，人们越来越离不开它。因此，它的安全可靠性、迅速准确性、舒适性，对人们来说都是非常重要的。为了确保电梯正常运行、安全使用，一般电梯都有专业的维修管理人员。他们必须对电梯原理、性能、特点、控制、运行要全面认识和掌握，才能做到对电梯的正确使用、管理及维护。由于电梯时在生活中经常碰到的事物，所以研究起来也是比较方便的，对于电梯的基本运行状态以及电梯在各个时间的装填，会有很好的了解。

目前的电梯控制系统有基于PLC的电梯控制系统设计，有基于单片机的电梯控制系统和基于FPGA的电梯控制系统等。我设计的电梯控制系统是基于FPGA的控制系统，运用verilog#160;hdl语言进行编程。

1、FPGA的介绍

FPGA是英文Field#160;Programmable#160;Gate#160;Array（现场可编程门阵列）的缩写，它是在PAL、GAL、PLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物，是专用集成电路（ASIC）中集成度最高的一种。FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（Logic#160;Cell#160;Array）这样一个新概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（Configurable#160;Logic#160;Block）、输出输入模块IOB（Input#160;Output#160;Block）和内部连线（Interconnect）三个部分。用户可对FPGA内部的逻辑模块和I/O模块重新配置，以实现用户的逻辑。它还具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性，使得硬件的功能可以像软件一样通过编程来修改。作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路，FPGA既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。可以毫不夸张的讲，FPGA能完成任何数字器件的功能，上至高性能CPU,下至简单的74电路，都可以用FPGA来实现。FPGA如同一张白纸或是一堆积木，工程师可以通过传统的原理图输入法，或是硬件描述语言自的设计一个数字系统。通过软件仿真，我们可以事先验证设计的正确性。在PCB完成以后，还可以利用FPGA的在线修改能力，随时修改设计而不必改动硬件电路。使用FPGA来开发数字电路，可以大大缩短设计时间，减少PCB面积，提高系统的可靠性。FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的，因此工作时需要对片内的RAM进行编程。用户可以根据不同的配置模式，采用不同的编程方式。加电时，FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中，配置完成后，FPGA进入工作状态。掉电后，FPGA恢复成白片，内部逻辑关系消失，因此，FPGA能够反复使用。FPGA的编程无须专用的FPGA编程器，只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时，只需换一片EPROM即可。这样，同一片FPGA，不同的编程数据，可以产生不同的电路功能。因此，FPGA的使用非常灵活。可以说，FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。目前FPGA的品种很多，有XILINX的XC系列、TI公司的TPC系列、ALTERA公司的FIEX系列等。#160;

2、Verilog#160;HDL简介

Verilog#160;HDL是一种硬件描述语言（HDL:Hardware#160;Discription#160;Language），是一种以文本形式来描述数字系统硬件的结构和行为的语言，用它可以表示逻辑电路图、逻辑表达式，还可以表示数字逻辑系统所完成的逻辑功能。#160;Verilog#160;HDL和VHDL是目前世界上最流行的两种硬件描述语言，都是在20世纪80年代中期开发出来的。前者由Gateway#160;Design#160;Automation公司（该公司于1989年被Cadence公司收购）开发。两种HDL均为IEEE标准。Verilog#160;HDL就是在用途最广泛的C语言的基础上发展起来的一种硬件描述语言，它是由GDA(Gateway#160;Design#160;Automation)公司的PhilMoorby在1983年末首创的，最初只设计了一个仿真与验证工具，之后又陆续开发了相关的故障模拟与时序分析工具。1985年Moorby推出它的第三个商用仿真器Verilog-XL,获得了巨大的成功，从而使得Verilog#160;HDL迅速得到推广应用。1989年CADENCE公司收购了GDA公司，使得VerilogHDL成为了该公司的独家专利。1990年CADENCE公司公开发表了Verilog#160;HDL,并成立LVI组织以促进Verilog#160;HDL成为IEEE标准，即IEEE#160;Standard#160;1364-1995.#160;　　Verilog#160;HDL的最大特点就是易学易用，如果有C语言的编程经验，可以在一个较短的时间内很快的学习和掌握，因而可以把Verilog#160;HDL内容安排在与ASIC设计等相关课程内部进行讲授，由于HDL语言本身是专门面向硬件与系统设计的，这样的安排可以使学习者同时获得设计实际电路的经验。

VerilogHDL有以下优点：(1)作为一种通用的硬件描述语言verilog易学易用，因为在语法上它与C语言非常类似。（2）同一个设计，verilog语言允许设计者在不用层次上进行抽象。Verilog语言中提供开关级、门级、PTL级和行为级的支持，一个设计可以先用行为级语法描述它的算法，仿真通过后，再用PTL级描述，得到可综合的代码。（3）verilog语言支持广泛，基本上所有流行的综合器、仿真器都支持verilog。（4）所有的后端生产厂商都支持verilog的库支持，这样在制造芯片时，可以有更多的选择。（5）能够描述层次设计，可使用模块实例结构描述任何层次，模块的规模可以是任意的，语言对此没有限制。（6）verilog#160;hdl语言的描述能力可以通过使用编程语言接口（PLI）机制进一步扩展。PLI允许外部函数访问verilog模块内部信息、允许设计者通过软件程序与仿真器进行交互。（7）verilog语言对仿真提供强度的支持，虽然现在出现了专门的用于验证的语言，但用verilog语言直接对设计惊醒测试仍然是大部分工程师的首选。

3、仿真软件Modelsim和ISE

这次我用了Modelsim和ISE作为仿真软件。Modelsim是业界最优秀的HDL语言仿真软件，它能提供友好的仿真环境，是业界唯一的单内核支持VHDL和Verilog混合仿真的仿真器。它采用直接优化的编译技术、Tcl/Tk技术、和单一内核仿真技术，编译仿真速度快，编译的代码与平台无关，便于保护IP核，个性化的图形界面和用户接口，为用户加快调错提供强有力的手段，是FPGA/ASIC设计的首选仿真软件。#160;ISE是使用XILINX的FPGA的必备的设计工具，它可以完成FPGA开发的全部流程，包括设计输入、仿真、综合、布局布线、生成BIT文件、配置以及在线调试等，功能非常强大。ISE除了我们功能完整，使用方便外，它的设计性能也非常好，拿ISE#160;9.x来说，其设计性能比其他解决方案平均快30%，它集成的时序收敛流程整合了增强性物理综合优化，提供最佳的时钟布局、更好的封装和时序收敛映射，从而获得更高的设计性能。先进的综合和实现算法将动态功耗降低了10%。