isp1032E在高精度數據采集系統中的應用
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引言
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/193672.htmisp在系統可編程技術(shù)是相對于以往可編程器件（PLD）實(shí)現邏輯設計時(shí)必須有專(zhuān)用的燒錄器而言的，它不需要將isp器件拆上拆下即可實(shí)現對所需電路邏輯設計的反復設計和編程。這樣就給系統設計研發(fā)、電路板調試和升級維護帶來(lái)了極大的方便，從而縮短了系統的研發(fā)周期，實(shí)現了硬件電路的軟件化設計。
相對于常用的PLD器件，isp器件具有體積小、容量大、編程方便、便于在線(xiàn)調試等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現較大規模的電路設計，且可實(shí)現編程加密。尤其在輸入輸出管腳眾多的情況下，可以大大優(yōu)化系統設計、節省系統空間。而相對于FPGA器件而言，isp器件的容量要小些，但其片內的邏輯一經(jīng)加載就不會(huì )因掉電而再丟失。若要改變邏輯，只需通過(guò)下載電纜重新加載即可，而無(wú)需片外擴展EPROM存儲電路的結構數據，因而電路實(shí)現更為方便簡(jiǎn)單。其實(shí)，這對于一般沒(méi)有過(guò)于復雜的邏輯計算的電路設計，其容量一般已經(jīng)足夠。下面以
Lattice公司的isp1032E為例，介紹isp器件在高精度數據采集系統中的應用技術(shù)。
isp1032E的內部結構如圖1所示。該器件有6000個(gè)門(mén)單元邏輯，192個(gè)寄存器單元，64個(gè)通用I／O，8個(gè)專(zhuān)用輸入管腳，4個(gè)專(zhuān)用時(shí)鐘輸入，一個(gè)可提供上述各部分內部互連的集中連接池GRP。isp1032E的基本邏輯單元是萬(wàn)能邏輯塊GLB，共32個(gè)，分別標定為A0～D7。每個(gè)GLB單元對應于18個(gè)輸入單元、1個(gè)與或非邏輯陣列、4個(gè)輸出單元。GLB的輸入單元來(lái)自于GRP和專(zhuān)用輸入；所有的輸出單元都需進(jìn)入GRP，以便于連接到其他的輸入單元。
isp1032E的內部時(shí)序模型如圖2所示。其中GOE0、GOE1為所有I／O單元的輸出使能管腳。該管腳也可作為專(zhuān)用輸入管腳來(lái)用。外部專(zhuān)用時(shí)鐘輸入管腳Y0與所有GLB單元的一個(gè)時(shí)鐘輸入腳相連；Y1進(jìn)入時(shí)鐘分配網(wǎng)絡(luò )后可選擇控制任何一個(gè)GLB單元的時(shí)鐘輸入；Y2進(jìn)入時(shí)鐘分配網(wǎng)絡(luò )后可選擇與任何一個(gè)GLB單元或I／O單元相連；Y3進(jìn)入時(shí)鐘分配網(wǎng)絡(luò )后可選擇與任何一個(gè)I／O單元相連。RESETj鍵可用于將所有的GLB單元或I／O寄存器單元復位。
圖1
圖2
2．2系統邏輯加載的硬件實(shí)現
在通過(guò)硬件加載系統邏輯時(shí)，首先用Lattice公司的專(zhuān)用編譯軟件ispDesignExpert生成所需的JED熔絲圖文件，再通過(guò)專(zhuān)用下載軟件ispVMSystem中的is－pDCD（ispDaisyChainDownload）將該JED熔絲圖文件轉換成isp流的形式，以便于利用PC機并口將所要生成的邏輯通過(guò)下載電纜燒錄到相應的isp器件中。
圖3
isp設備下載電纜的編程接口協(xié)議采用的是Lattice ISP協(xié)議或ispJTAG協(xié)議標準。ispLSI1000／E和2000系列、以及ispGDS和ispGAL系列都只能通過(guò)Lattice ISP接口來(lái)進(jìn)行編程；而ispLSI2000V系列只能采用ispJTAG標準進(jìn)行編程；其余的ispGDX、ispLSI3000和6000系列均可采用上述兩種協(xié)議。
通過(guò)下載電纜實(shí)現上述過(guò)程的原理圖如圖3所示。需要特別注意的是：圖中ispEN信號與地之間必須加入0．01μF的濾波電容，而且該電容與ISPEN腳的距離越近越好。這是因為在下載程序期間，is－pEN信號為低電平有效，這樣就很容易受干擾而淹沒(méi)本身很弱的有效信號。
3 軟件流程
該數據采集系統的軟件設計流程如圖4所示。通常在設計軟件時(shí)，圖形輸入方法與硬件語(yǔ)言描述方法有各自的優(yōu)點(diǎn)。圖形輸入法比較簡(jiǎn)單明了，便于調試；而硬件描述語(yǔ)言在書(shū)寫(xiě)復雜電路設計中具有較大的優(yōu)勢。實(shí)際上，混合輸入法兼有上面兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，因而具有廣泛的應用。
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