基于ADC12D800RF與GTX完成高速串行數(shù)據(jù)采集與傳輸

基于ADC12D800RF與GTX完成高速串行數(shù)據(jù)采集與傳輸摘要:隨著現(xiàn)代工業(yè)科技飛速發(fā)展，某些特定的大容量數(shù)據(jù)系統(tǒng)要求有很高的采樣頻率及較高的通信效率。本文通過ADC12D800RF實現(xiàn)高速采樣，并基于XilinxVirtex6FPGA的GTX高速串行接口實現(xiàn)可靠高速傳輸，從而滿足大容量高速數(shù)據(jù)系統(tǒng)的要求。引言

隨著社會的發(fā)展，通信的頻率和速度正在加快，許多復(fù)雜系統(tǒng)往往有大容量的信息交換,此時串行通信相較并行通信的優(yōu)點就體現(xiàn)出來了，高速、實時、可靠，使得串行通信成為下一代數(shù)據(jù)通信的首選[1.2]，而高效率的串行接口又使得轉(zhuǎn)換器可以擁有更高的采樣頻率。GTX是Xilinx公司的高速串行接口，ADC12D800RF是有較高采樣速率的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，本文介紹了ADC12D800RF的原理，數(shù)據(jù)的拼接轉(zhuǎn)換及Virtex6的GTX，并且實現(xiàn)了Virtex6與Virtex5之間的通信。1ADC12D800RF

ADC12D800RF是12位雙通道，采樣速率為1.0~1.6Gsps,最高采樣輸入頻率達2.7GHz的ADC[3]。1.1技術(shù)特點TI公司的ADC12D800RF，其主要特點如下：①工作模式為交替單通道/獨立雙通道；②分辨率為12位；③最高轉(zhuǎn)換速率為1600Msps；

④輸入時鐘頻率范圍為200~800MHz；⑤無雜散動態(tài)范圍（SFDR）為63.1dBc，AIN=1498MHz@-0.5dBFS；⑥模擬輸入帶寬為-3dB：2700MHz；⑦差分模擬輸入電壓為600mVpp；⑧輸出方式為LVDS電平（1∶1/1∶2）；⑨功耗為2.5W。1.2主要組成部分

ADC12D800RF主要由輸入模塊、時鐘控制模塊、控制/狀態(tài)及其他邏輯模塊、控制接口、SPI接口和輸出模塊等組成，硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。模擬輸入有I、Q兩個通道，每通道有一對差分輸入，經(jīng)過一個多路復(fù)用器進入T/H電路(追蹤保持解調(diào)技術(shù))，然后進入兩片ADC。每片ADC可以有兩路LVDS輸出或者一路，具體是由多種不同模式?jīng)Q定，而控制接口或者SPI決定了ADC使用哪種模式進行采樣。

圖1ADC12D800RF系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1.3工作模式及控制

可以通過SPI或者9個控制接口來控制ADC工作模式，本文采用控制接口來控制，即NonECM模式。9個控制接口分別是：①DES:雙邊沿采樣模式選擇。若此標志位置高則是雙邊沿采樣，I、Q通道都采樣I通道的模擬輸入信號，Q通道模擬數(shù)據(jù)忽略，且在數(shù)據(jù)的上升沿和下降沿都采樣；否則，I、Q通道各自采集各自的模擬輸入信號，且只在上升沿采樣。本文是雙邊沿采樣，即DES=1。②CalDly:校準延遲選擇。決定在自動校準初始化完成前等待時間的長短。本文中CalDly為0。

圖2多路雙邊沿采樣模式③ECE:擴展控制端口使能。次標志位置高時SPI接口無效，所有設(shè)定由控制接口決定，否則由SPI通過控制寄存器來決定。本文中ECE為1。④PDI/PDQ:I/Q通道是否上電。本文中I、Q通道都用到了，即PDI/PDQ都為0。⑤TPM:測試模式選擇。若此標志置高，ADC會連續(xù)產(chǎn)生規(guī)律模擬數(shù)據(jù)；否則是非測試模式，采樣外部輸入模擬數(shù)據(jù)。本文中TPM為0。⑥NDM:多路選擇模式。次標志位置高是不分路模式，即每路ADC只有單路輸出；否則是多路模式，每路ADC有兩路輸出。本文是多路模式，即NDM為0。⑦FSR:滿量程輸入范圍選擇。決定模擬輸入信號的電壓范圍，本文中FSR為0，正常輸入電壓為600mV。⑧DDRPh:數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)時鐘相位關(guān)系選擇。置高時，數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)時鐘差90°，否則相差0°。本文中DDRPh為1。本文采用的是雙邊沿多路采樣，時序圖如圖2所示。Vin是模擬輸入信號；CLK是采樣時鐘(500MHz)；DQd、DId、DQ、DI是4路LVDS數(shù)據(jù)輸出，從圖中可以看出ADC在上升沿和下降沿都有采樣。DId、DI是I通道的輸出，DI比DId晚1個周期采樣，DQd、DQ同理；CLK是數(shù)據(jù)時鐘(250MHz)。2高速串行接口GTX

Virtex6是Xilinx公司推出的高性能40nmFPGA系列，相較前一代產(chǎn)品功耗降低多達50%，成本降低