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一个嵌入式系统的Petri网模型与CPLD实现

【应用电子技术论文】 摘要:将Petri网与VHDL结合,运用Petri网建立硬件系统模型,然后采用VHDL语言进行设计,最终下载到CPLD,成功地实现了整个硬件系统的逻辑控制器设计。
关键词:Petri网 C/E模型 VHDL CPLD
Petri网是异步并发系统,没有人为的控制流,直观地表示了非确定性;且可以图形化的方式描述复杂的系统,并可运用数学工具进行分析。因此,其在软件系统的建模与仿真中得到广泛应用。Petri网自身具备的可运行性方便了系统形式化描述级的模拟,可以用于表达不同抽象级上的系统概念并清楚地描述整个系统的运作过程。笔者发现Petri网的应用目前仅局限于软件系统的设计,例如网络协议、物流管理等,而在硬件系统中却很少涉足。硬件系统随着功能的日益增强,其功能描述也越来越复杂。基于硬件系统描述的VHDL语言以其强大的硬件描述能力,已被广大科研工作者所采用。VHDL语言也适用于描述异步并发系统,因此可与Petri网建立的模型联系起来。
本文采用自顶向下与层次分析相结合的设计方法用Petri网的一个子类C/E系统(条件/事件系统)对视频输入卡的逻辑控制器建立模型。针对控制器C/E模型中关心和需要观察的变量,确定VHDL描述的实体和端口,由C/E系统网的拓扑结构确定条件和事件间的逻辑关系,构造VHDL语言中的结构体。采用EDA开发工具MAX+PLUS II进行代码设计,逻辑综合,并对设计进行仿真,最后下载到CPLD,验证了逻辑控制器设计的正确性。
图1 视频输入卡结构框图
1 应用背景及控制器功能要求
图1为某一视频输入卡结构框图。前端视频信号经过解码、缓冲后,将数据送入DSP处理。其中由逻辑控制器协调各部分之间的运作。从图1中可以看出,逻辑控制器与视频切换、视频解码、视频数据缓存以及DSP等部分存在联系,归纳起来需要完成五个基本功能:视频通道切换控制;插入行标志信息;FIFO的初始化操作;写FIFO;读FIFO。
要完成上述五个基本功能,必须保证每个功能与另一功能之间不存在冲突,但
 
 
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