FPGA的高速多通道數據采集控制器IP核設計
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對頂層文件進(jìn)行綜合，并在Mode-lsim中對其進(jìn)行仿真。數據采集控制器的仿真結果如圖4所示。當holdx_n為低電平時(shí)，啟動(dòng)A／D轉換，完成后根據EOC_n的低電平信號產(chǎn)生6個(gè)RD_n的低電平信號，循環(huán)讀取數據。當FIFO存儲了一個(gè)周期的數據后，CPU置FIFO的讀使能端口為高電平，對 FIFO中的數據進(jìn)行高速讀取。若FIFO中數據為空，empty為高電平。
3 使用Xilinx嵌入式開(kāi)發(fā)工具EDK設計IP核
嵌入式開(kāi)發(fā)軟件EDK為設計人員提供了自動(dòng)化設計向導—— Base System Builder（BSB），可以指引工程師快速完成整個(gè)設計過(guò)程。使用BSB創(chuàng )建工程，在創(chuàng )建完成之后使用EDK自帶的CIP（Create and Import Peripheral Wizard）添加用戶(hù)自定義IP核，生成的用戶(hù)IP核保存在EDK工程目錄下的pcore文件夾。用戶(hù)IP核目錄如圖5所示。
其中文件夾data用于存放用戶(hù)IP的配置文件，如．prj文件、．mpd文件和．pao文件等；文件夾hdl用于存放用戶(hù)IP的HDL代碼，即．v或者．vhd文件；而devl（simmodels）文件夾中的工程可以使用戶(hù)在ISE平臺對工程進(jìn)行設計、綜合與仿真，如果設計需要加入網(wǎng)表，可以放在 netlist文件夾。CIP在建立用戶(hù)IP核時(shí)，使用了一種專(zhuān)用接口規范（IPIF）。IPIF是一個(gè)驗證并優(yōu)化的高度參數化的定制接口，它提供了一個(gè)簡(jiǎn)化的總線(xiàn)協(xié)議IPIC（IP Intercon-nect），操作這個(gè)總線(xiàn)與直接操作PLB及OPB這些總線(xiàn)相比要簡(jiǎn)單很多。通過(guò)IPIF模塊，對其進(jìn)行參數化定制來(lái)滿(mǎn)足設計需求，將降低設計與測試的工作量。
將設計的Verilog文件復制到IP核目錄下相對應的hdl文件夾下，啟動(dòng)ISE開(kāi)發(fā)平臺并打開(kāi)devl文件夾中的工程文件，在 Sources for Implementation中顯示的結構如圖6所示。圖中，adsfifo．vhd是IPIC的描述文件，user-logic．v（或 user_logic．vhd）可以實(shí)現用戶(hù)IP核功能設計。需要在adsfifo．vhd中加入必要的端口聲明與邏輯設計，使PLB控制器與用戶(hù)IP設計端口進(jìn)行相應的連接。設計完成后在ISE平臺中對該IP核進(jìn)行綜合并仿真。綜合后查看FPGA器件的資源使用情況，如表1所列。
根據需要修改user_logic．v（或user—logic．vhd），向其中添加端口聲明與邏輯設計：
注意：在綜合后需要使用EDK中的CIP工具重新導入用戶(hù)IP核，在導入的過(guò)程中要指定MPD配置文件和XST project file（*．pfj）文件，這樣CIP可以自動(dòng)加入相關(guān)聯(lián)的．v或．vhd文件。導入完成后在EDK的IPCatalog的Project Local pcores分類(lèi)中可以看到用戶(hù)IP核，可以向EDK工程中加入該IP核，并設置其Bus Inter-face、Port和Addresses后生成位流文件，下載到開(kāi)發(fā)板進(jìn)行調試。
4 總結
利用FPGA和ADS8364設計的數據采集的IP核，其接口簡(jiǎn)單，采集精度高，可同時(shí)采集多路信號，而且能減輕FPGA嵌入式系統中CPU的負擔，節省CPU的運算資源。經(jīng)過(guò)仿真和下載到開(kāi)發(fā)板驗證，該設計能滿(mǎn)足高速交變電壓信號采集的高精度和高實(shí)時(shí)性的要求。
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