（計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)論文）基于fpga的電壓電流溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

摘要 對一些信號的監(jiān)測尤其是對電壓、電流、溫度等模擬量的監(jiān)測有著很廣泛的應(yīng)用， 通過監(jiān)測到的數(shù)據(jù)，可以對系統(tǒng)相關(guān)設(shè)置進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，為人們的生產(chǎn)生活帶來便利 與保證。 系統(tǒng)采用a c t e l 公司先進(jìn)的模數(shù)混合f p g a 以及a c t e l 公司的s o p c 設(shè)計(jì)解決方案， 單芯片實(shí)現(xiàn)以c o r t e x m l 處理器為核心的片上監(jiān)測系統(tǒng)。它可以完成對電壓、電流、 溫度等模擬量的監(jiān)測，系統(tǒng)模擬模塊將采集到的數(shù)據(jù)a d c 后送給處理器c o r t e x - m 1 進(jìn) 行處理，通過串行口，以太網(wǎng)口和o l e d ，實(shí)現(xiàn)與p c 主機(jī)交互，板上實(shí)時(shí)顯示以及遠(yuǎn) 程主機(jī)檢測功能。借助于a c t e l 的先進(jìn)的新型f u s i o n 模數(shù)混合f p g a 器件，單芯片實(shí) 現(xiàn)可直接對外部模擬信號進(jìn)行處理的數(shù)?；旌舷到y(tǒng)，簡化了設(shè)計(jì)；對電壓，電流，溫 度等模擬量的測控在日常生活中有很重要的意義，該系統(tǒng)在智能家電，電源監(jiān)控以及 微控制器等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。 本文研究的主要內(nèi)容包括： 1 對現(xiàn)有嵌入式設(shè)計(jì)方法進(jìn)行比較，確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)并選擇s o p c 方案設(shè)計(jì)系 統(tǒng)； 2 系統(tǒng)硬件平臺設(shè)計(jì)； 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：監(jiān)測；f p g a ；模數(shù)混合；電壓、電流、溫度； a b s t r a c t t h e r ea r ew i d ea p p l i c a t i o n so fa n a l o g o u sm o n i t o r i n gs u c ha sv o l t a g e ，c u r r e n ta n d t e m p e r a t u r ei ni n d u s t r yc o n t r o lf i e l d w ec a na d j u s tt h es y s t e mi nt i m eb yd a t am o n i t o r i n gt o b r i n gf a c i l i t a t ea n da s s u r a n c et o0 1 1 1 p r o d u c ：i o na n d l i f e a c t e lc o r p o r a t i o nf i r s t l yi m p l e m e n t sm i x e da n a l o g - t o - d i g i t a li nf p g a ，w h i c hm a k e sv e r y e a s yt om o n i t o ra n a l o g - d i g i t a ls i g n a l s i nt h i sp a p e r ，w e u s ea c t e l ss o p cs o l u t i o na n dm c u c o r t e xmib u i l das y s t e mt oa c h i e v et h ep u r p o s eo fm o n i t o r i n ga n a l o gs i g n a l si nas i n g l e c h i p t h ea n a l o gm o d u l ec o n v e r tt h ea n a l o gs i g n a l st h a tt h em o d u l es a m p l e st od i g i t a ls i g n a l s ， t h e ns y s t e m sm c uc o r t e x m 1p r o c e s s e st h ed i g i t a ls i g n a l s ；t h es y s t e ma c h i e v e st h eg o a lo f c o m m u n i c a t i n gw i t l lp ct h r o u g hu a r t ，a n da c h i e v e st h et a r g e to fl o n g - d i a t a n c cm o n i t o r t h r o u 曲t h em a cm o d u l e ，a tt h es a m et i m e ，t h es y s t e ma l s oc a nd i s p l a yt h em o n i t o r i n gr e s u l t i nr e a lt i m eo no l e dm o d u l e t h er e s u l to fm o n i t o r i n gi l l u s t r a t e st h a tt h em o n i t o r i n gs y s t e m h a sag o o dp e r f o r m a n c e s t h em a i nc o n t e n to ft h i sp a p e ri sa sf o l l o w s ： 1 c o m p a r ee x i s t e dm e t h o do fe m b e d e ds y s t e md e s i g n , a n dc h o s s es o p cm e t h o dt o d e s i g nt h es y s t e m ； 2 d e s i g na n di m p l e m e n to fs y s t e mh a r d w a r e ； 3 d e s i g na n di m p l e m e n to fs y s t e ms o f f w a i r e k e y w o r d s ：m o n i t o r ；f p g a ；a n a l o g - t o - d i g i t a l ；v o l t a g ec u r r e n tt e m p e r a t u r e ； 學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明 學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明，所呈交的學(xué)位論文系本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨(dú)立完成的研究成果。文中 依法引用他人的成果，均已做出明確標(biāo)注或得到許可。論文內(nèi)容未包含法律意義上 已屬于他人的任何形式的研究成果，也不包含本人已用于其他學(xué)位申請的論文或成 果。 本人如違反上述聲明，愿意承擔(dān)由此引發(fā)的一切責(zé)任和后果。 論文作者簽名：丕六穆 學(xué)位論文知識產(chǎn)權(quán)權(quán)屬聲明 日期：d 羅年卵伊 本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下所完成的學(xué)位論文及相關(guān)的職務(wù)作品，知識產(chǎn)權(quán)歸屬學(xué)校。 學(xué)校享有以任何方式發(fā)表、復(fù)制、公開閱覽、借閱以及申請專利等權(quán)利。本人離校 后發(fā)表或使用學(xué)位論文或與該論文直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時(shí)，署名單位仍然為 青島大學(xué)。 本學(xué)位論文屬于： 保密口，在年解密后適用于本聲明。 不保密毗 ( 請?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打“4 ) 論文作者簽名：至簽：量 導(dǎo)師簽名： 建蓬擎l 日期：0 7 年6 月6 日 日期：d j 年6 月石日 ( 本聲明的版權(quán)歸青島大學(xué)所有，未經(jīng)許可，任何單位及任何個(gè)人不得擅自使用 第一章引言 第一章引言 1 1 選題背景 近年來，電子技術(shù)快速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)在自動檢測和自動控制系統(tǒng)中的廣泛應(yīng) 用【s 】，電壓、電流、溫度等的監(jiān)測越來越重要，現(xiàn)在利用數(shù)字系統(tǒng)處理模擬信號的情況 也越來越多，但數(shù)字系統(tǒng)所處理的信號都是不連續(xù)的數(shù)字信號，而待測的電壓電流溫 度等都是模擬量，這就需要進(jìn)行a d 轉(zhuǎn)換即將監(jiān)測到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，最 終由數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行處理。 現(xiàn)階段測控應(yīng)用系統(tǒng)【5 】f 艮多，大致可以分為兩種： 1 采用分立模擬元件和混合信號a s i c 供應(yīng)商提供的器件搭建硬件平臺 系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊由分立的處理器核心以及a d d a 轉(zhuǎn)換電路及其外圍電路組 成。采用分立模擬元件和混和信號a s i c 器件的系統(tǒng)由于使用的是功能固定的定制芯 片，固定的架構(gòu)及其它技術(shù)障礙都阻止各個(gè)組件集成到一個(gè)低成本的單芯片中，難以 滿足所有設(shè)計(jì)需求。而且價(jià)格高昂、耗費(fèi)空間、不易裁剪，功能固定，不易擴(kuò)展； 2 采用s o p c 技術(shù)【1 1 】的測控系統(tǒng) 目前的s o p c 方案，即基于f p g a 等可編程器件的系統(tǒng)【】，大部分無法在f p g a 內(nèi)直接產(chǎn)生混合信號進(jìn)行處理，仍需要外擴(kuò)a d d a 模數(shù)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，將外部檢測 到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后將數(shù)字信號送入f p g a 內(nèi)進(jìn)行處理，完成設(shè)定功 能，另外，一般基于s r a m 的f p g a 不能上電運(yùn)行【1 2 1 ，上電后要加載配置，需要一定 的反應(yīng)時(shí)間。這也限制了s o p c 技術(shù)在可編程器件應(yīng)用i 矧與混合技術(shù)方面的發(fā)展。 a c t e l 公司在業(yè)界第一次在f p g a 中實(shí)現(xiàn)了模數(shù)混合【1 1 【3 】，該公司的f u s i o nf p g a 的s o p c 方案，解決了以上的問題，可以將處理器及各個(gè)接口模塊【2 9 】如處理器模塊、 通信模塊如u a r t 、中斷模塊【2 1 1 、液晶顯示模塊等集成到單芯片f p g a 中，同時(shí)將模 擬部分集成在f p g a 中，并使用了f l a s h 架構(gòu)，可以上電運(yùn)行，這將是以后設(shè)計(jì)的一個(gè) 發(fā)展趨勢【9 】。這使得在s o p c 方案中可以非常簡單的實(shí)現(xiàn)對模數(shù)信號的轉(zhuǎn)換、監(jiān)控。 使用a c t e l 公司的f u s i o n 系列混合信號f p g a 及軟核微處理器c o r t e x m 1 【3 】為系統(tǒng) 核心，及a c t d 公司提供的免費(fèi)e d a 3 0 t 具，構(gòu)建一款電壓、電流、溫度監(jiān)測系統(tǒng)， 采用f u s i o n 內(nèi)部特有的1 2 位多路高速a d 轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)電壓、電流、溫度等模擬信 號的檢測，使用c o r t e xm 1 軟核進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，加以實(shí)時(shí)顯示。達(dá)到對模擬信號的監(jiān) 測目的。具有系統(tǒng)硬件方案簡單，集成度高，可靠性好，成本低等優(yōu)點(diǎn)，監(jiān)測結(jié)果表 明，該系統(tǒng)靈敏度、精確度都比較高。 1 2 系統(tǒng)預(yù)定目標(biāo)及設(shè)計(jì)方案 本系統(tǒng)的預(yù)定目標(biāo)是系統(tǒng)采集到的模擬信吁通過系統(tǒng)的模擬模塊( c o r e a i 模塊) 青島大學(xué)碩十學(xué)位論文 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，送給微處理器c o r t e xm 1 進(jìn)行處理，將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)通過u a r t 發(fā) 送到p c 的超級終端加以顯示出來，并在o l e d 上加以實(shí)時(shí)顯示結(jié)果，同時(shí)通過以太 網(wǎng)模塊發(fā)送到遠(yuǎn)程主機(jī)，達(dá)到遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測的目的。 各個(gè)模塊的運(yùn)行由微處理器c o r t e xm 1 進(jìn)行協(xié)調(diào)。系統(tǒng)不斷監(jiān)測模擬輸入端，如 果模擬輸入有變化，就進(jìn)行a d 轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的結(jié)果發(fā)送給c o r t e xm i ，c o r t e xm 1 再將接收到的結(jié)果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)通過通信模塊發(fā)送到顯示終端加以顯示。 設(shè)計(jì)目標(biāo)框圖如圖1 1 所示： 圖1 1 設(shè)計(jì)目標(biāo)框圖 下面介紹一下各功能模塊的主要功能 1 2 1 存儲寄存器模塊 我們選用的f p g a 內(nèi)部集成了5 1 2 k b 的f l a s hm e m o r y 可以用來存儲應(yīng)用程序，以 上電即運(yùn)行。同時(shí)開發(fā)平臺提供了大小共1 m b 的s r a m 用來作為系統(tǒng)的內(nèi)存。 1 2 2a i 模擬模塊 主要功能是完成模擬信號的采袋、預(yù)處理、a d 轉(zhuǎn)換。我們使用的f p g am 1 a f s 6 0 0 共提供了1 0 個(gè)模擬q u a d ，每個(gè)q u a d 鄖a - - 4 通道系統(tǒng)，可以進(jìn)行電壓、電流、溫度監(jiān) 第一章引言 測和門驅(qū)動等功能。模擬信號輸入到a i 模塊后，先進(jìn)行預(yù)處理， 1 2 3 通信模塊 通信模塊包括u a r t 模塊1 9 1 和以太網(wǎng)模塊f 1 0 1 ，其中u a r t 模塊用于系統(tǒng)與p c 的 超級終端進(jìn)行交互，以太網(wǎng)模塊用于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通信。 1 2 4 顯示功能模塊 o l e d 模塊用來實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測到的數(shù)據(jù)。 1 2 5a m b a 總線【9 】 設(shè)計(jì)采用a c t e l 公司大學(xué)計(jì)劃提供的f u s i o n 評估開發(fā)版及其s o p c 解決方案，軟 硬件協(xié)同設(shè)計(jì)【2 5 】方法。 本設(shè)計(jì)的工作主要分為：硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)兩部分，其中： 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為兩部分： lf p g a 內(nèi)部硬件平臺的搭建包括：主要使用a c t d 提供的免費(fèi)i p 核【1 4 】【1 6 1 ，其中 選用的口核主要有處理器核：c o r t e xm 1 ；通信模塊：u a r t 核和網(wǎng)絡(luò)核c o r e l 0 1 0 0 ；模 擬模塊：c o r e a i 核【4 1 ，存儲器核：m e m c t r l 核和c o r c a h b n v m 核；g p i o 核等。 2f p g a 外圍硬件，使用a c t d 公司提供的大學(xué)計(jì)劃開發(fā)板，其外圍設(shè)備主要有 s r a m 、o l e d 模塊、電位計(jì)等，同時(shí)該開發(fā)板上提供了數(shù)字i o 和模擬i o 擴(kuò)展槽。 軟件部分主要完成a d 轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)發(fā)送接收、o l e d 字庫設(shè)計(jì)及顯示 等。 。 1 3 開發(fā)平臺簡介 本設(shè)計(jì)基于a c t d 大學(xué)計(jì)劃提供的開發(fā)板開發(fā)。開發(fā)平臺實(shí)物圖如圖1 2 所示： 該開發(fā)平臺除基于f l a s h 架構(gòu)f p g a 芯片m 1 a f s 6 0 0 外還提供了豐富的外圍器件， 主要有： 1 片雙色1 2 8 3 2o l e d 顯示屏； 4 0 m h z 晶振提供全局時(shí)鐘； 低電平有效復(fù)位按鍵 8 【b i t ( 2 5 6 * 3 2 ) s r a m ： 用于調(diào)整模擬電壓的電位器； 溫度傳感器； 電流監(jiān)測電路； 外擴(kuò)f l a s h 接口( 板上未帶f l a s h ) ； f l a s h p r 0 3 編程調(diào)試器； 3 青島大學(xué)碩十學(xué)忙論史 4 0 引腳數(shù)字?jǐn)U展槽及5 0 引腳模擬擴(kuò)展 u a r t 2 u s b 轉(zhuǎn)換器等。 圖1 2 開發(fā)平臺實(shí)物圖 a 電源提供和管理 開發(fā)板有兩種供電方式：外部5 v 電源供電方式；u s b 供電方式。通過j u m p e r s 來切換。 b 時(shí)鐘電路 丌發(fā)板卜提供兩種時(shí)鐘：鏈接到f p g a 全局時(shí)鐘引腳的4 0 m h z 時(shí)鐘和為實(shí)現(xiàn)f p g a 內(nèi)r t c 而連接到板卜品振的3 27 6 6 8 k i t z 時(shí)鐘，在開發(fā)板上f p g a 對應(yīng)管腳分別是 p i n 2 0 6 和p i n 2 1 ，2 2 ： c 復(fù)位電路 板上復(fù)位信號低電平有效，按卜s w 3 丌關(guān)將產(chǎn)生復(fù)位信號，對應(yīng)管腳是p i n 2 4 ， 復(fù)位電路如圖13 所示： 第一章引言 圖1 3 復(fù)位電路圖 d0 l e d 顯示電路 板上提供一塊雙色1 2 8 3 2o l e d 模塊，與o l e d 通信所使用的協(xié)議是s p i 協(xié)議， 所用到的信號有r s t 、s c l 、s d a 以及o l e d c d 等。對應(yīng)f p g a 管腳分別為p i n 2 4 、 p i n l8 、p i n 3 8 和p i n 3 7 e8 m b i t2 5 6 * 3 2 s r a m 開發(fā)板提供8 m b i t ( 2 5 6 * 3 2 ) s r a m ，可以用來存儲用戶數(shù)據(jù)以及a r m 可執(zhí)行代 碼。 f 板上模擬輸入 板上的電位器可以提供模擬輸入，它連接到f p g a 模擬q u a d 的a v 6 ；板上同時(shí) 提供電流傳感電路，由3 3 v 和1 5 v 電壓提供，它連接到模擬q u a d 的a c 7 和a c 8p a d s = 板上自帶溫度傳感器，連接到f p g a 到模擬q u a d 的a t 6 和a t r t n 3 ，溫度傳感器示 意圖如圖1 4 所示： q 3 b c 8 4 7 圖1 4 溫度傳感器 1 4 f u sio n 芯片簡介 a c t e lf u s i o n 系列融合可編程系統(tǒng)芯片( p s c ) 器件是業(yè)界首款也是唯一具有模擬功 能的f l a s h 架構(gòu)的f p g a ，融合了f p g a 數(shù)字內(nèi)核、a d 轉(zhuǎn)換器、f l a s h 存儲器、模擬 的i o 、r t c 等數(shù)字和模擬器件【4 1 。f u s i o n 器件內(nèi)部具有2 一- 8m b i t 不等的用戶可用f l a s h 存儲器和3 0 通道、最高1 2 位精度、最高6 0 0k s s 采樣率的a d 車換器，片內(nèi)1 0 0m h z 的r c 振蕩器與p l l ( 鎖相環(huán)) 一起共同為f p g a 提供時(shí)鐘，以1 j 釘外沛l 時(shí)鐘的開銷。這 5 青島大學(xué)碩士學(xué)位論文 些特點(diǎn)極大地提高了該系列f p g a 器件的功能，簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，大幅度減少了電路 板面積和系統(tǒng)總成本。這種創(chuàng)新的a c t e lf u s i o n 架構(gòu)可與a c t e l 的軟m c u 內(nèi)核同用， 是終極的可編程系統(tǒng)芯片平臺，當(dāng)f u s i o n 系列f p g a 器件結(jié)合8 0 5 1 ，c o r t e x m l ，a r m 7 等軟件m c u 核時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)真正的s o c 系統(tǒng)【3 2 1 。a c t e lf u s i o n 系列f p g a 器件是迄 今為止最全面的單芯片模擬與數(shù)字可編程邏輯系統(tǒng)的解決方案【5 1 。增加的融合功能可在 電路板上省去多個(gè)附加元件，如f l a s h 內(nèi)存、分立模擬i c 、時(shí)鐘源、e e p r o m ，以及 實(shí)時(shí)時(shí)鐘等，從而減低系統(tǒng)成本和電路板空間需求，如圖1 5 所示。 圖1 5 典型系統(tǒng)與f u s i o n 系統(tǒng)的區(qū)別 f l a s h 為基礎(chǔ)的f u s i o n 器件具有類似于a s i c 的功率特性，還具有低靜態(tài)和動態(tài)功 耗，能實(shí)現(xiàn)最多的功率節(jié)省。融合技術(shù)【i 3 】為系統(tǒng)的開發(fā)帶來了新的功能，允許設(shè)計(jì)人 員將相同的硅片用于多種不同的應(yīng)用中，并且能快速配合不斷變更的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 a c t e lf u s i o n 芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如圖1 6 所示，f u s i o n 芯片在原來a c t e lp r o a s i cf p g a 的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，這樣就可以在一片芯片內(nèi)搭建我們需要的整個(gè)系統(tǒng)，可以在芯片 內(nèi)直接產(chǎn)生模擬信號，并加以轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，交由微處理器如c o r t e xm 1 處理。 1 5 開發(fā)軟件簡介 開發(fā)軟件包括：l i b e r oi d e8 5 、c o r e c o n s o l e1 4 和s o f l c o n s o l ev 2 1 l i b e r oi d e 是現(xiàn)有的最全面最強(qiáng)大的f p g a 設(shè)計(jì)開發(fā)軟件，提供s t a r t t o f m i s h 設(shè) 計(jì)過程中全方位的指導(dǎo)。l i b e r o 中集成了強(qiáng)大的e d a 工具，如s y n p l i f y 綜合工具、 m o d e l s i m 仿真工具、v i e w d r a w 、w a v e f o r m e r 等工具。l i b e r oi d e 支持所有的a c t e lf l a s h 和反熔絲產(chǎn)品，包括著名的f u s i o n 系列、i g l o o 低功耗系列、p r o a s i c 系列等。 第一章引言 圖1 6f u s i o n 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及模擬功能模塊 c o r e c o n s o l e 是一個(gè)系統(tǒng)級的開發(fā)工具和部署平臺。它能簡化設(shè)計(jì)中各口核在 a c t e l 公司的f p g a 中的組裝和互聯(lián)過程，用戶可以從a c t e l 公司或第三方i p 核提供商 提供的數(shù)據(jù)庫中簡便的選擇p 軟核，來搭建一個(gè)以處理器為核心的系統(tǒng)級設(shè)計(jì)彳 s o f l c o n s o l e 是一款免費(fèi)的軟件開發(fā)環(huán)境，通過該軟件可以快速的完成適合a c t e l 的f p g a 內(nèi)嵌處理器可執(zhí)行的c c 抖可執(zhí)行代碼。在s o f l c o n s o l e 中，用戶編寫的高級 語言程序代碼可以立即編譯成可用的二進(jìn)制可執(zhí)行代碼。s o f l c o n s o l e 提供的d e b u g 功 能，可以方便的對編寫的程序進(jìn)行板上調(diào)試。 1 6 論文的組織結(jié)構(gòu) 本論文以系統(tǒng)硬件平臺設(shè)計(jì)以及相應(yīng)應(yīng)用程序開發(fā)為主要內(nèi)容，全文共分為四章， 主要內(nèi)容如下： 第一章介紹目前監(jiān)測系統(tǒng)概況、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、系統(tǒng)預(yù)定目標(biāo)及方案以 及開發(fā)平臺的選擇； 第二章監(jiān)測系統(tǒng)硬件平臺的搭建； 第三章監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)； 第四章對全文工作的總結(jié)以及對未來工作的展望。 7 青島大學(xué)碩十學(xué)位論文 第二章系統(tǒng)硬件平臺設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的硬件平臺大致可以分為以下幾個(gè)功能模塊部分：模擬模塊、微處理器及 其外圍模塊、u a r t 模塊、時(shí)鐘產(chǎn)生模塊、p w m 模塊，以太網(wǎng)m a c c o r e l 0 1 0 0 模 塊。這些功能模塊都由a c t e l 公司提供的i p ( 知識產(chǎn)權(quán)核) 核組成。 2 1 模擬模塊 模擬模塊對應(yīng)的口核是c o r e a i ，主要由模擬q u a a 、實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器( r t c ) 、模 數(shù)轉(zhuǎn)換器( a d c ) 和模擬配置多路選擇器( a c m ) 組成，所有這些都集成在一個(gè)模 擬模塊宏單元上。 圖2 1 模擬q u a d 不意圖 模擬q u a d 是為了實(shí)現(xiàn)一些特有的模擬i o 的特性和對輸入信號的預(yù)處理功能， 如圖2 1 所示，模擬q u a d 是一個(gè)4 通道系統(tǒng)，在將模擬信號通過a d c 轉(zhuǎn)換成數(shù)字 信號前，可以使用它對模擬信號進(jìn)行預(yù)處理。一個(gè)模擬q u a d 由4 個(gè)模塊組成：電 壓監(jiān)控模塊、電流監(jiān)控模塊、門驅(qū)動模塊、溫度監(jiān)控模塊。 第一個(gè)模塊為電壓監(jiān)控模塊，其輸入管腳為a v ，它含有一個(gè)二通道的模擬多 路選擇器，可以選擇讓進(jìn)來的模擬信號直接進(jìn)入a d c ，或者讓它先進(jìn)入預(yù)處理器 二， 一 一 踟；g s y s c l 】k lock=open, gla=clk 1 6 m h z , g l b- c l kl m h z , o a d i 、佩s t_ 1 ) ； g p l 0 l i n c l k _ lm h z ， - - o u t p u t s p w m = p w m _ s i g s ) ； i n s t m i ：b a s i c d e s i g n 怕a s i c d e s i g n 例化 一p o r t l i s t p o r tm a p ( - i n p u t s g p i o d a t a i n - g p i oi n ， 一：i ns t d _ l o g i c _ v e c t o r ( 9d o w n t o o ) ； n s y s r e s e t - n s y s r e s e t ， 一：i ns t d _ l o g i c ； r e m a p d e f a u l t - s _ r e m a p _ d e f a u l t _ i n ，一：i ns t d _ l o g i c ； s y s c l k _ c l k _ 16 m h z ， 一：i ns t d _ l o g i c ； u a r t r x = u a r t r x p i n ， 一：i ns t d _ l o g i c ； u j t a g _ u j t a g _ t c k = u j t a g _ u j t a g _ t c k , 一：i ns t d _ l o g i c ； u j t a g _ u j t a g _ t d l冷u j t a g _ u j t a g _ t d i 一：i ns t d _ _ l o g i c ； u j t a g u j t a g t m s _ u j t a g _ u j t a g _ t m s ， 一：i ns t d _ l i o g i c ； u j t a g u j t a g t r s t b - - u j t a g _ u j t a g _ t r s t b ， 一：i ns t d _ l o g i c ； a n a l o g _ s i g n a l s _ a c 0 = f u s i o n _ a c o ， a n a l o g _ s i g n a l s _ a c1 = f u s i o n _ a c1 ， a n a l o g _ s i g n a l s _ a c 2 = f u s i o n _ a c 2 ， a n a l o g _ s i g n a l s _ a c 3 = f u s i o n c 3 ， 4 5 青島大學(xué)碩士學(xué)位論文 a n a l o gs i g n a l s _ a c 4 一 f u s i o n _ a c 4 ， a n a l o gs i g n a l s a c 5 - - - - f u s i o n _ a c 5 ， a n a l o gs i g n a l s _ a c 6 一 f u s i o na c 6 ， a n a l o g _ s i g n a l s _ a c 7 = f u s i o n _ a c 7 ， a n a l o g _ s i g n a l s _ a c 8 - - f u s i o n _ a c 8 ， a n a l o gs i g n a l s _ a c 9 - - f u s i o na c 9 ， a n a l o g _ s i g n a l s _ a t 0 = f u s i o n _ a t 0 。 a n a l o g _ s i g n a l s _ a t l 一 f u s i o na t i ， a n a l o g _ s i g n a l s _ a t 2 = f u s i o na t 2 ， a n a l o g _ s i g n a l s _ a t 3 = f u s i o n _ a t 3 ， a n a l o g _ s i g n a l s _ a t 4 = f u s i o n _ a t 4 ， a n a l o g _ s i g n a l s _ a t 5 f u s i o n _ a t 5 ， a n a l o g _ s i g n a l s a t 6 = f u s i o n _ a t 6 a n a l o g _ s i g n a l s _ a t 7 - f u s i o na t 7 ， a n a l o g _ s i g n a l s _ a t 8 = f u s i o n _ a t 8 a n a l o g _ s i g n a l s _ a t 9 f u s i o n _ a t 9 ， a n a l o g _ s i g n a l s _ a t r e t u r n 0 = f u s i o n _ a t r e t u r n ( 0 ) ， a n a l o g _ s i g n a l s _ a t r e t u r n l = f u s i o n _ a t r e t u r n ( 1 ) ， a n a l o g _ s i g n a l s a t r e t u r n 2 = f u s i o n _ a t r e t u r n ( 2 ) ， a n a l o g _ s i g n a l s _ a t r e t u r n 3 _ f u s i o n a t r e t u r n ( 3 ) ， a n a l o gs i g n a l sa t r e t u r n 4 - f u s i o n _ a t r e t u r n ( 4 ) ， a n a l o g _ s i g n a l s _ a v 0 - f u s i o n _ a v 0 , a n a l o g _ s i g n a l s a v l _ f u s i o n _ a v l ， a n a l o g _ s i g n a l s _ a v 2 = f u s i o n _ a v 2 ， a n a l o g _ s i g n a l s _ a v 3 = f u s i o na v 3