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基于SOPC的数据采集系统设计

作者:时间:2011-06-30来源:网络收藏


2 系统结构
FPGA的硬件设计先确定要用的外部接口,然后进行IP核设计,将IP核的逻辑功能映射到FPGA芯片上。其系统结构框图如图2所示。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/194874.htm

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2.1 AD转换芯片
AD转换器采用MAXIM公司的MAXIM1308芯片,它是12位模数转换器(ADC)提供8个独立输入通道,独立的采样保持(T/H)电路为每个通道提供同时采样,提供+5V输入范围,20MHz、12位双向并行数据总线用来提供转换结果,并可接受数字输入来单独配置每一通道的开启和关闭。
2.2 FLASH存储器
FLASH存储器芯片采用8片三星公司的K9XXG08UXA系列的NAND Flash存储器,该存储器是按页进行读写按块擦除,通过I/O管脚分时复用发送命令/地址/数据。每片的存储容量为512MB。存储过程使用流水线方式对数据进行存储。
2.3 FPGA配置电路
Xilinx公司的FPGA器件是基于SRAM的内部结构,掉电后FPGA的内部逻辑丢失,因此外部需要一个配置芯片在每次上电时可以将配置数据加载到FPGA器件的内部SRAM中。配置芯片采用的是XCF04系列PROM串行配置芯片。当系统上电时,芯片以主动配置方式来实现系统中FPGA的硬
件配置。通过高速的串行接口,整个芯片的配置工作可以在很短的时间内完成。
2.4 系统电源模块
电源模块的设计不仅需要为器件提供各种高性能的功率输出,还要包括选择合适的旁路、去耦电容,以滤除各种干扰信号,保证系统的稳定工作。Xilinx公司Spartan-3E XC3S500E FPGA需要三种电压供电才能正常工作:VCCAUX:1.2V±5%,VCCAUX:2.5V±5%,VCCO:3.3V±5%。利用TI公司TPS75003芯片加上必要的外围电路作为该系统的完整的电源解决方案。
2.5 USB接口芯片
USB芯片使用由FTDI公司推出的FT245R,该芯片主要完成USB串行总线和8位并行FIFO接口之间的相互协议转换。整个USB通信协议全部由芯片自动完成,无须考虑底层固件的编程。该芯片可以使用内部集成的时钟电路进行工作,也可以使用外部晶振,本系统中使用外部晶振。完全兼容USB2.0协议。它有256字节的接收缓冲区和128个发送缓冲区,可以进行数据的大吞吐量操作。通过8位并行数据口D[0:7]和4位读写状态/控制口RXF、TXE、RD、WR就可实现与微控制器的数据交换。



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