0 引言
VHDL超高速集成電路硬件描述語言是隨著集成電路系統(tǒng)化和高度集成化逐步發(fā)展起來的，是一種用于數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計,、測試,，面向多領(lǐng)域、多層次的IEEE標準硬件描述語言,。它從20世紀70年代作為電路設(shè)計工具誕生于美國國防部至今,，已經(jīng)成為十分流行的硬件描述工具，并且為大多數(shù)EDA工具所支持,。隨著電子技術(shù)的不斷進步,，數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計正朝著高速度、大容量,、小體積的方向發(fā)展,。傳統(tǒng)的自底而上的模式已不能滿足芯片和系統(tǒng)的設(shè)計要求。為了提高設(shè)計效率,，能夠簡化設(shè)計流程,，大幅降低設(shè)計難度的VHDL設(shè)計方法受到廣泛關(guān)注,。VHDL與其他傳統(tǒng)集成電路描述語言相比，具有明顯優(yōu)勢：
?。?）功能強大,，描述力強?？捎糜陂T級,、電路級甚至系統(tǒng)級的描述、仿真和設(shè)計,。
?。?）可移植性好。對于設(shè)計和仿真工具及不同的平臺均可采用相同的描述,。
?。?）研制周期短，成本低,。
（4）可以延長設(shè)計的生命周期,。
?。?）具有電路仿真與驗證功能，用戶甚至不必編寫相量測試即可進行源代碼級調(diào)試,。設(shè)計者能夠跳過電路實驗,，直接對各種方案進行比較和選擇，使設(shè)計效率得以提高,。
?。?）對設(shè)計的描述具有相對獨立性。
?。?）語言標準,、規(guī)范，易于共享和復(fù)用,。
目前,，VHDL滲透了電子技術(shù)及其相關(guān)的各個工業(yè)領(lǐng)域，在工業(yè)設(shè)計中發(fā)揮著日益重要的作用,。在世界范圍內(nèi),，關(guān)于VHDL在多個領(lǐng)域尤其在芯片，系統(tǒng)設(shè)計方面的應(yīng)用研究已經(jīng)取得眾多矚目成果,。
而將VHDL與醫(yī)學(xué)相結(jié)合,，勢必成為電子自動化設(shè)計（EDA）一個全新的研究方向，本文主要研究將EDA通過VHDL應(yīng)用于醫(yī)學(xué),，以對脈搏的測量為例,，以實現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)對人體多種生理活動及生理反應(yīng)的直觀精確測量,。
1 實驗設(shè)計
1．1 EDA技術(shù)在醫(yī)學(xué)教學(xué)中脈搏測量中的應(yīng)用探討
在臨床診斷，護理學(xué)等中介紹脈搏的測量時認為脈搏很容易在手腕掌面外側(cè)跳動的橈動脈上摸到,，也可測量頸部的頸動脈或腹股溝的股動脈,。其測量方法是病員手臂放于舒適位置，用食指,，中指,，無名指的指腹端按壓在橈動脈表面，一般病員默數(shù)半分鐘,。將所測的脈率乘以2便是一分鐘的脈數(shù),，異常病人測一分鐘。成年人的脈搏在安靜狀態(tài)下每分鐘是60～80次,。如少于60次是心動過緩,。但訓(xùn)練有素的運動員，脈搏有時也在60次以下,，這正是心臟健康有力的表現(xiàn),。如超過100次是心動過速。體力活動或情緒激動時,，脈搏可暫時增快,，發(fā)燒時脈搏也增快。一般是體溫每升高1℃,，脈搏就增加10～20次,。此法只能粗略計算脈搏跳動。如將VHDL語言應(yīng)用其中,，便可以通過EDA實驗箱中的七段數(shù)碼管直觀準確地看到一分鐘的計數(shù)結(jié)果,，并與之前通過醫(yī)學(xué)教材講授方法測出結(jié)果相比對，從而判定測量的正確與否,。
1．2 設(shè)計思路
將脈搏信號通過脈搏傳感器采集進入計算機,，而后作為輸入信號，而此信號作為脈沖信號,，即如時鐘信號一般,，當(dāng)輸入時計數(shù)器開始計數(shù)，如下面設(shè)計一個十進制計數(shù)器的VHDL描述便可用來對所采集的脈搏信號計數(shù),。
1．3 VHDL設(shè)計流程
VHDL流程設(shè)計如圖1所示,。
0 引言
VHDL超高速集成電路硬件描述語言是隨著集成電路系統(tǒng)化和高度集成化逐步發(fā)展起來的，是一種用于數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計,、測試,，面向多領(lǐng)域、多層次的IEEE標準硬件描述語言,。它從20世紀70年代作為電路設(shè)計工具誕生于美國國防部至今,，已經(jīng)成為十分流行的硬件描述工具,，并且為大多數(shù)EDA工具所支持。隨著電子技術(shù)的不斷進步,，數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計正朝著高速度,、大容量、小體積的方向發(fā)展,。傳統(tǒng)的自底而上的模式已不能滿足芯片和系統(tǒng)的設(shè)計要求,。為了提高設(shè)計效率，能夠簡化設(shè)計流程,，大幅降低設(shè)計難度的VHDL設(shè)計方法受到廣泛關(guān)注,。VHDL與其他傳統(tǒng)集成電路描述語言相比，具有明顯優(yōu)勢：
?。?）功能強大,，描述力強?？捎糜陂T級,、電路級甚至系統(tǒng)級的描述、仿真和設(shè)計,。
?。?）可移植性好。對于設(shè)計和仿真工具及不同的平臺均可采用相同的描述,。
（3）研制周期短,，成本低,。
（4）可以延長設(shè)計的生命周期,。
?。?）具有電路仿真與驗證功能，用戶甚至不必編寫相量測試即可進行源代碼級調(diào)試,。設(shè)計者能夠跳過電路實驗,，直接對各種方案進行比較和選擇，使設(shè)計效率得以提高,。
?。?）對設(shè)計的描述具有相對獨立性。
?。?）語言標準,、規(guī)范，易于共享和復(fù)用,。
目前,，VHDL滲透了電子技術(shù)及其相關(guān)的各個工業(yè)領(lǐng)域,，在工業(yè)設(shè)計中發(fā)揮著日益重要的作用。在世界范圍內(nèi),，關(guān)于VHDL在多個領(lǐng)域尤其在芯片,，系統(tǒng)設(shè)計方面的應(yīng)用研究已經(jīng)取得眾多矚目成果。
而將VHDL與醫(yī)學(xué)相結(jié)合,，勢必成為電子自動化設(shè)計（EDA）一個全新的研究方向,，本文主要研究將EDA通過VHDL應(yīng)用于醫(yī)學(xué)，以對脈搏的測量為例,，以實現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)對人體多種生理活動及生理反應(yīng)的直觀精確測量,。
1 實驗設(shè)計
1．1 EDA技術(shù)在醫(yī)學(xué)教學(xué)中脈搏測量中的應(yīng)用探討
在臨床診斷，護理學(xué)等中介紹脈搏的測量時認為脈搏很容易在手腕掌面外側(cè)跳動的橈動脈上摸到,，也可測量頸部的頸動脈或腹股溝的股動脈,。其測量方法是病員手臂放于舒適位置，用食指,，中指,，無名指的指腹端按壓在橈動脈表面，一般病員默數(shù)半分鐘,。將所測的脈率乘以2便是一分鐘的脈數(shù),，異常病人測一分鐘。成年人的脈搏在安靜狀態(tài)下每分鐘是60～80次,。如少于60次是心動過緩,。但訓(xùn)練有素的運動員，脈搏有時也在60次以下,，這正是心臟健康有力的表現(xiàn),。如超過100次是心動過速。體力活動或情緒激動時,，脈搏可暫時增快,，發(fā)燒時脈搏也增快。一般是體溫每升高1℃,，脈搏就增加10～20次,。此法只能粗略計算脈搏跳動。如將VHDL語言應(yīng)用其中,，便可以通過EDA實驗箱中的七段數(shù)碼管直觀準確地看到一分鐘的計數(shù)結(jié)果,，并與之前通過醫(yī)學(xué)教材講授方法測出結(jié)果相比對，從而判定測量的正確與否,。
1．2 設(shè)計思路
將脈搏信號通過脈搏傳感器采集進入計算機,，而后作為輸入信號，而此信號作為脈沖信號,，即如時鐘信號一般,，當(dāng)輸入時計數(shù)器開始計數(shù),，如下面設(shè)計一個十進制計數(shù)器的VHDL描述便可用來對所采集的脈搏信號計數(shù)。
1．3 VHDL設(shè)計流程
VHDL流程設(shè)計如圖1所示,。
現(xiàn)在,，計算機輔助工程軟件的供應(yīng)商已把日益通用的硬件描述語言VHDL作為其CAD或EDA軟件輸入與輸出的標準，其中ALTEKA公司提供的綜合工具Max+PlusⅡ,，具有全面的邏輯設(shè)計能力,，從編輯、綜合,、布線到仿真,、下載都十分方便。
2 設(shè)計方案與結(jié)果分析
VHDL語言設(shè)計十進制計數(shù)器的源程序：
在程序輸入完成后,，經(jīng)Max+PlusⅡ中的Compiler編譯通過后,，可用Stimulator進行仿真，查看仿真結(jié)果,，如圖2所示,。
也可以加入七段顯示譯碼器的VHDL設(shè)計來通過實驗箱的七段數(shù)碼管掃描顯示計數(shù)結(jié)果仿真結(jié)果如圖3所示。
代碼如下：
最終實現(xiàn)的頂層文件原理圖如圖4所示,。
頂層文件設(shè)計如圖4所示,，通過該文件可以實現(xiàn)譯碼，下載到EDA實驗箱時,，便可于實驗箱的數(shù)碼管上讀出相應(yīng)的脈搏數(shù),，如圖5所示。
VHDL語言與醫(yī)學(xué)內(nèi)容的結(jié)合,，除了應(yīng)用于脈搏的測量,，還可應(yīng)用于心跳及呼吸等的測量，以及受人體對聲,、光刺激后的生理反應(yīng)時間的測定等。電子自動化設(shè)計（EDA）及其相關(guān)技術(shù),，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景,，有待進一步的研究和發(fā)掘。
3 結(jié)語
VHDL是一種隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展,，為滿足電路系統(tǒng)化和高度集成化要求而發(fā)展起來的一種新型硬件描述語言,。VHDL具有廣泛的應(yīng)用范圍，在芯片及電路系統(tǒng)設(shè)計等方面發(fā)揮著日益重要的作用,。以VHDL為核心的EDA技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué),，能直觀準確的測量人體的脈搏心跳，呼吸等生理活動,，以及受到外界刺激的生理反應(yīng)等,，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域存在廣闊的發(fā)展空間,，隨著進一步的探索和實踐，必將對醫(yī)學(xué)的發(fā)展起到極大的推動作用,。