基于FPGA的智能溫度采集控制器

3智能溫度采集器的實(shí)現

系統開(kāi)發(fā)環(huán)境。本課題硬件設計采用XILINX公司SPARTAN-3器件開(kāi)發(fā)板進(jìn)行編程驗證，其特性如下：(1)具有二十萬(wàn)門(mén)，十二個(gè)嵌入式18x18乘法器支持高性能DSP應用，216 Kbit的塊RAM，50 MHZ內部時(shí)鐘晶振；(2)板上2Mbit Platform Flash；(3)八個(gè)開(kāi)關(guān)，四個(gè)按鈕，八個(gè)LED，四個(gè)七段顯示；(4)串口，VGA口，PS/兩個(gè)鼠標/一個(gè)鍵盤(pán)口；(5)三組各40個(gè)引腳的擴展連接；(6)三個(gè)強電流的電壓整流器(3.3V，2.5V，1.2V)；(7)配合JTAG3編程線(xiàn)和Xilinx的P4MultiPRO線(xiàn)。系統硬件設計采用Verilog HDL設計語(yǔ)言，設計流程在Xilinx公司提供的開(kāi)發(fā)工具ISE中完成，配合MODELSIM SE仿真工具。SPARTAN-3開(kāi)發(fā)板上使用MAX3222電平轉換器，轉換RS-232C的EIA電平+12V與TTL電平+3.3V。在本系統中，由于串口通訊的雙方都是自訂制的，因此本課題中的RS-232C的串行傳輸波特率選擇使用了PC機所能達到的最快傳輸速度：115200 bit/s。上位機軟件編程采用VC++ 6.0。

控制器邏輯功能流程圖。首先設計各個(gè)硬件模塊，其中主控模塊狀態(tài)機先只實(shí)現一些基本功能指令的流程控制，仿真測試單獨的模塊。然后連接各個(gè)模塊組成完整的硬件電路并進(jìn)行一些基本功能指令的測試。再利用串口調試助手及示波器檢驗硬件電路對一線(xiàn)總線(xiàn)上單個(gè)DS18B20的初始化(INITAILIZATION)、發(fā)送匹配ROM命令(MATCH ROM)、發(fā)送溫度轉換命令(CONVERT T)、發(fā)送引腳讀取命令(READ SCRATCHPAD)、發(fā)送讀時(shí)隙脈沖(READ TIMESLOTS)的操作結果。串口調試結果正確后聯(lián)合上位機程序實(shí)現最基本的“Read Temperature”功能。上位機調試結果正確后硬件電路繼續添加其他功能，調試“搜索ROM命令(SEARCH ROM)和讀取ROM ID命令”，在FSM中實(shí)現搜索算法將溫度采集擴展至一線(xiàn)總線(xiàn)上多個(gè)DS18B20。整個(gè)系統邏輯框圖可見(jiàn)圖2。

圖2、智能溫度控制器邏輯功能流程圖