FPGA的高速多通道数据采集控制器IP核设计

　　对顶层文件进行综合，并在Mode-lsim中对其进行仿真。数据采集控制器的仿真结果如图4所示。当holdx_n为低电平时，启动A／D转换，完成后根据EOC_n的低电平信号产生6个RD_n的低电平信号，循环读取数据。当FIFO存储了一个周期的数据后，CPU置FIFO的读使能端口为高电平，对 FIFO中的数据进行高速读取。若FIFO中数据为空，empty为高电平。

　　3 使用Xilinx嵌入式开发工具EDK设计IP核

　　嵌入式开发软件EDK为设计人员提供了自动化设计向导—— Base System Builder（BSB），可以指引工程师快速完成整个设计过程。使用BSB创建工程，在创建完成之后使用EDK自带的CIP（Create and Import Peripheral Wizard）添加用户自定义IP核，生成的用户IP核保存在EDK工程目录下的pcore文件夹。用户IP核目录如图5所示。

　　其中文件夹data用于存放用户IP的配置文件，如．prj文件、．mpd文件和．pao文件等；文件夹hdl用于存放用户IP的HDL代码，即．v或者．vhd文件；而devl（simmodels）文件夹中的工程可以使用户在ISE平台对工程进行设计、综合与仿真，如果设计需要加入网表，可以放在 netlist文件夹。CIP在建立用户IP核时，使用了一种专用接口规范（IPIF）。IPIF是一个验证并优化的高度参数化的定制接口，它提供了一个简化的总线协议IPIC（IP Intercon-nect），操作这个总线与直接操作PLB及OPB这些总线相比要简单很多。通过IPIF模块，对其进行参数化定制来满足设计需求，将降低设计与测试的工作量。

　　将设计的Verilog文件复制到IP核目录下相对应的hdl文件夹下，启动ISE开发平台并打开devl文件夹中的工程文件，在 Sources for Implementation中显示的结构如图6所示。图中，adsfifo．vhd是IPIC的描述文件，user-logic．v（或 user_logic．vhd）可以实现用户IP核功能设计。需要在adsfifo．vhd中加入必要的端口声明与逻辑设计，使PLB控制器与用户IP设计端口进行相应的连接。设计完成后在ISE平台中对该IP核进行综合并仿真。综合后查看FPGA器件的资源使用情况，如表1所列。

　　根据需要修改user_logic．v（或user—logic．vhd），向其中添加端口声明与逻辑设计：

　　注意：在综合后需要使用EDK中的CIP工具重新导入用户IP核，在导入的过程中要指定MPD配置文件和XST project file（*．pfj）文件，这样CIP可以自动加入相关联的．v或．vhd文件。导入完成后在EDK的IPCatalog的Project Local pcores分类中可以看到用户IP核，可以向EDK工程中加入该IP核，并设置其Bus Inter-face、Port和Addresses后生成位流文件，下载到开发板进行调试。

　　4 总结

　　利用FPGA和ADS8364设计的数据采集的IP核，其接口简单，采集精度高，可同时采集多路信号，而且能减轻FPGA嵌入式系统中CPU的负担，节省CPU的运算资源。经过仿真和下载到开发板验证，该设计能满足高速交变电压信号采集的高精度和高实时性的要求。