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轉(zhuǎn)換速度和靈活性還是不能滿足日益發(fā)展的電子工業(yè)的需求。而應(yīng)用eda(電子設(shè)汁自動化)技術(shù)及fpga(現(xiàn)場可編程門陣列)，其集成度高、速度快、性能十分可靠、用戶可自由編程且編程語言通俗易懂、系統(tǒng)功能擴展非常方便[1]。采用fpga芯片控制通用a/d轉(zhuǎn)換器可使速度、靈活性大大優(yōu)于由微處理器和通用a/d轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表。 1 系統(tǒng)設(shè)計原理 本設(shè)計利用adc0809作為電壓采樣端口，fpga作為系統(tǒng)的核心器件，用led(發(fā)光二極管)進行數(shù)碼顯示。 采用alterla公司flex10k系列epf10k20tc144-4 芯片fpga作為系統(tǒng)的核心器件，負責(zé)adc0809的a/d轉(zhuǎn)換的啟動、地址鎖存、輸入通道選擇、數(shù)據(jù)讀取。同時，把讀取的8位二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成便于輸出的3位十進制bcd碼送給數(shù)碼管，以顯示當(dāng)前測量電壓值。這些工作由adc0809轉(zhuǎn)換控制模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、譯碼模塊完成。 2 fpga軟件設(shè)計及模塊仿真 2.1 a/d轉(zhuǎn)換控制模塊的軟件設(shè)計 本模塊完成adc0809的初始化、a/d轉(zhuǎn)換的啟動、地址鎖存、通道選擇、狀態(tài)讀取及數(shù)據(jù)讀取、數(shù)據(jù)鎖存等功能。此模塊的軟件設(shè)計主要采用vhdl的多進程狀態(tài)機
制字為“1000 0000 0000 1000”，即er與li為1；第3節(jié)拍使pc加1，控制字中cp為1，其余為0；第4節(jié)拍將ir的低4位送至mar，ei與lm為1；第5節(jié)拍將rom中的內(nèi)容送入累加器a中，er與la為1；第6節(jié)拍為加法運算，eu與la為1，同時s0-s3選擇為加法運算。 2 fpga實現(xiàn) 2.1 總線方式 總線方式是指嚴格按圖1用fpga實現(xiàn)相應(yīng)結(jié)構(gòu)的微型機。本實驗采用上海航虹公司的aedk實驗箱，fpga芯片為altera公司的epf10k20tc144-4，軟件采用quartusii4.0、max+plusii10.0及synplifypr07.5，程序設(shè)計采用vhdl語言。 由圖1可知，共有11個子模塊，最后用元件例化語句構(gòu)成總模塊。以設(shè)計程序計數(shù)器模塊c-pc及控制模塊c_con為例簡單做一介紹。 當(dāng)三態(tài)輸出信號es選通時，即es=“1”，pc可輸出，否則輸出為高阻態(tài)。數(shù)據(jù)或地址與總線相關(guān)的子模塊都需采用三態(tài)門。由于采用了三態(tài)門，最好用quartusⅱ軟件來進行編譯，max+plusⅱ有時不
內(nèi)容送到ir，ir高4位送至con，控制字為“1000 0000 0000 1000”，即er與li為1；第3節(jié)拍使pc加1，控制字中cp為1，其余為0；第4節(jié)拍將ir的低4位送至mar，ei與lm為1；第5節(jié)拍將rom中的內(nèi)容送入累加器a中，er與la為1；第6節(jié)拍為加法運算，eu與la為1，同時s0-s3選擇為加法運算。 2 fpga實現(xiàn) 2.1 總線方式 總線方式是指嚴格按圖1用fpga實現(xiàn)相應(yīng)結(jié)構(gòu)的微型機。本實驗采用上海航虹公司的aedk實驗箱，fpga芯片為altera公司的epf10k20tc144-4，軟件采用quartusii4.0、max+plusii10.0及synplifypr07.5，程序設(shè)計采用vhdl語言。 共有11個子模塊，最后用元件例化語句構(gòu)成總模塊。以設(shè)計程序計數(shù)器模塊c-pc及控制模塊c_con為例簡單做一介紹。 當(dāng)三態(tài)輸出信號es選通時，即es=“1”，pc可輸出，否則輸出為高阻態(tài)。數(shù)據(jù)或地址與總線相關(guān)的子模塊都需采用三態(tài)門。由于采用了三態(tài)門，最好用quartusⅱ軟件來進行編譯，max+plusⅱ有時不一定可以通過。 用synp
速度要比2fsk輸出速度高得多，因此，總線要對fpga數(shù)據(jù)緩存器是否為空進行查詢，當(dāng)fpga沒有完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時，總線要等下個周期，直到狀態(tài)返回信號顯示fpga內(nèi)部為空時，總線才可以發(fā)送下組數(shù)據(jù)到fpga。74ls273負責(zé)將每路的數(shù)據(jù)分別進行鎖存，4路數(shù)據(jù)共使用4個。out1d0～d7為第一路8位數(shù)據(jù)輸出，lock0為其控制信號，表示數(shù)據(jù)的更新。 3 fpga及其外圍電路 fpga具有集成度高、設(shè)計靈活、易于修改、節(jié)省空間、通用性高等優(yōu)點。本調(diào)制器中fpga采用的是altera公司的epf10k20tc144-4器件，該器件具有20 000個典型門，1 153個邏輯單元，144引腳，包括2個全局輸入時鐘，4個全局輸入，86個通用可編程i／o引腳。該芯片采用tqfp封裝，芯片面積較小，功耗低，其輸入、輸出與ttl，與pc104總線電平完全兼容。fpga電路主要實現(xiàn)的功能為：接收數(shù)據(jù)提取電路發(fā)送的分路數(shù)據(jù)；以總線上的sysclk時鐘為基準(zhǔn)，通過分頻產(chǎn)生受控設(shè)備能識別的頻率；為每路輸出進行2fsk的數(shù)字調(diào)制，保證信號的連續(xù)性；完成本身的fpga電路配置。 fpga配置電路如圖3所示。 fp
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