浅析Xilinx FPGA与数模转换器件的接口实现技术

ＳＣｌＥＮＣＥ＆丁ＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＶＯＲＭＡＴＩＯＮ　工业技术　浅析Ｘｉ　ｌ　ｉｎｘ　ＦＰＧＡ与数模转换器件的接口实现技术　石海燕谢宏进　（贵州航天凯天科技有限责任公司　５６３３１　７）　摘要：本文论述现场可编程门阵列（ＦＰＧＡ）与数模转换器（ＤＡＣ）的接口技术，对Ｘｉｌｉｎｘ　ＸＣ３Ｓ４００可编器件、ＡＤ７６８数模（ＤＡ）转换器件设计　方法与关键问题进行分析，及ＥＤＡ软件设计平台的应用，给出了接口技术的解决方法与措施。　关键词：ＦＰＧＡ　ＤＡＣ　ＶＨＤＬ接口　中图分类号：Ｖ４６　文献标识码：Ａ　据输入口（ＢＤ０　ＢＤｌ　５）输送数据。　引言　ＦＰＧＡ是现场可编程门阵列（ＦｉｅｌｄＰｒｏ－　ｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）的简称，ＦＰＧＡ是电　３　ＡＤ７６８接口电路输出控制程序　因为ＦＧＰＡ的系统时钟为８０ＭＨｚ，它还　子设计领域中最具活力和发展前途的一项技　１．ｂｅ　ｎ　ｉｆｃｌｋ　ｅｖｅｎ切ｎｄｃｌｋ＝　ｌ’ｔｈｅｎ　ｉｎ＝ｌｔｈｅｎｑ＜＝０）ｆ　ｅｌｓｅｑ＜＝ｑ＋１；　术，它的影响丝毫不亚于７０年代单片机的发　明和使用。　可以毫不夸张的讲，ＦＰＧＡ能完成任何数　字器件的功能，上至高性能ＣＰＵ，下至简单的　７４电路，都可以用ＦＰＧＡ来实现。ＦＰＧＡ如　输出时钟到ＡＤ７６８，所以必须对其进行分频　处理，这里通过软件进行２分频，得到的频　率为４０ＭＨｚ，正好满足ＡＤ７６８的时钟所　需。下面给出部分分频控制代码。　ｅｎｄｉｆ；　ｅｎｄｉｆ；　ｆｑ＞＝０ｔｈｅｎｃｌｋｌ＜＝　ｌ　；　ｅｌｓｅｃｌｋ１＜＝　０’；　ｅｎｄｉｆ；　ｅｎｄｐｒｏｃｅｓｓ）　ｏｅ＜－’０　；　同一张白纸或是一堆积木，工程师可以通过　ＣｒｅａｔｅＤａｔｅ：０６／０６／２００６　ＤｅＳｉｇｎＮａｍｅ：ＡＤ７６８　传统的原理图输入法，或是硬件描述语言自　由的设计一个数字系统。通过软件仿真，我们　Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ：基于ＶＨＤＬ语言，实现　可以事先验证设计的正确性。在ＰＣＢ完成以　高速Ｄ／Ａ器件ＡＤ７６８控制　ｅｎｄＢｅｈａｖｉｏｒａｌ；　后，还可以利用ＦＰＧＡ的在线修改能力，随时　修改设计而不必改动硬件电路。使用ＦＰＧＡ来　开发数字电路，可以大大缩短设计时间，减少　ＰＣＢ面积，提高系统的可靠性。ＦＰＧＡ的这　些优点使得ＦＰＧＡ技术在９０年代以后得到飞　速的发展，同时也大大推动了ＥＤＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ＤｅｓｉｇｎＡｕｔｏｍａｔｉｃ）软件和硬件描述语言ＨＤＬ　（ＨａｒｄｗａｒｅＤｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎＬａｎｇｕａｇｅ）的进步。　目前有多家公司生产ＦＰＧＡ，最大的三家　是：ＡＬＴＥＲＡ，ＸＩＬｌＮＸ，Ｌａｔｔｉｃｅ，美国赛灵　思公司（Ｘｉｌｉｎｘ）是全球领先的可编程逻辑完　整解决方案供应商，本文论述Ｘｉｌｉｎｘ公司　Ｒｅｖｉｓｉｏｎ：１．０　ｌｉｂｒａｒｙＩＥＥＥ　ｔ　ｕｓｅＩＥＥＥ．ＳＴＤ　Ｌ０ＧＩＣ　ｌ１６４．ＡＬＬｌ　ｕｓｅＩＥＥＥ．ＳＴＤ　Ｌ０ＧＩＣ　ＡＲＩＴＨ．ＡＬＬ　ｌ　ｕｓｅｌＥＥＥ．ＳＴＤＬＯＧＩＣＵＮＳＩＧＮＥＤ．　ＡＬＬｔ　ｅｎｔｉｔｙｒａｄ７６８ｉｓ　ｐｏｒｔ（ｃｌｋ：ｉｎｓｔｄ　ｌｏｇｉｃ）　ｄｋｌ：ｉｎｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃｌ　ｒｓｔ：ｍｓｔｄｌｏｇｉｃ；　ｏｅ：ｏｕｔｓｔｄ　ｌｏｇｉｃ；　４．结论　本系统经过调试，证明总体设计思路正　确，方案可行，满足性能要求，通过ＦＰＧＡ　开发实验平台验证，软件会产生一个最终的　编程文件（如．ｐｏｆ），然后编程器烧写程序，　运行良好。由于ＡＤ７６８拥有ｌ６位高分辨率、　４０Ｍ高速度转换。且ＦＰＧＡ稳定、可靠、　体积超小等特点，本系统经过一般性的修改　既可应用到高端产品开发中去，如雷达信号　分析与控制、高精导弹制导控制、地下油田　探索等。　ｉｌｅ：ｏｕｔｓｔｄｌｏｇｉｃ；　Ｓｐａｒｔａｎ－３系列ＦＰＧＡ芯片ＸＣ３Ｓ４００－ＰＱ２０８　ｄａｔａ　ｏｕｔ：０Ｕｔｓｔｄｌ０ｇｉＣ可编器件与ＡｎａｌｏｇＤｅｖｉｃｅｓ公司ＡＤ７６８数模　（ＤＡ）转换器件的接口实现技术　（１５ｄｏｗｎｔｏ０））；　Ｖｅｃｔ０ｒ　ｅｎｄａｄ７６８；　２．ＡＤ７６８与ＦＰＧＡＸＣ３Ｓ４００硬件电路设计　２．１　ＸＣ３Ｓ４００简介　ＦＰＧＡ芯片ＸＣ３Ｓ４００一ＰＱ２０８，４０万门，　等效逻辑单元（ＬＣ）８０４６个，分布ＲＡＭ５６　Ｋ，　ＢｌｏｃｋＲＡＭ２８８Ｋ；用户可采用的Ｉ／０引脚数　目为１４１个；可配置芯片：ＸＣＦ０４Ｓ；　ＸＣ３Ｓ４００－ＰＱ２０８芯片采用３．３Ｖ、２．５Ｖ、　１．２Ｖ三种电源供电。采用Ａ￥２８３０－３．３、　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅＢｅｈａｖｉｏｒａｌｏｆａｄ７６８ｉｓ　ｓｉｇｎａｌｑ：ｉｎｔｅｇｅｒｒａｎｇｅ３ｄｏｗｎｔｏ０；　ｂ　ｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ（ｃｌｋ）　参考文献　【ｌ】褚振勇翁木云：《ＦＰＧＡ设计及应　用》，西安电子科技大学出版社２００２年７月　【２】徐志军等著：《ＣＰＬＤ／ＦＰＧＡ的开发　与运用》，电子工业出版社２００２年７月　【３】林敏等编著：《ＶＨＤＬ数字系统设计　与高层次综合》，２００２年０１月　【４】卢毅赖杰：《ＶＨＤＬ与数字电路设　计》，科学出版社２００１年４月　【５］ＡｎａｌｏｇＤｅｖｉｃｅｓ公司ＡＤ７６８技术手册　Ａ￥２８３０　２．５分别将５Ｖ输入电压转化为３．　３Ｖ和２．５Ｖ电压供给系统。５Ｖ经过两个　ＩＮ　４　ｌ　４　８二极管压降到４Ｖ左右输入到　ＦＡＮｌ　５　８９一１．２，转化出１．２Ｖ电压作为　ＳＰＡＲＴＡＮ３的内核电压。使用电源一定要注　意使用内正外负的＋５Ｖ电源。　２．２　ＡＤ７６８数模器件简介　ＡＤ７６８是ｌ６位高速数模转换器件（ＤＡＣ），　２８　ＰｉｎＳＯＩＣ封装方式，ＡＤ７６８是ＡＤＩ公　司采用先进的双极ＣＯＭＳ工艺设计新产品。　直流４－５Ｖ电压输出入，功耗４６５ｍＷ，最高支　持４０Ｍ转换率。输出电压范围一１．２ｖ到＋５Ｖ。　输出阻抗为１Ｋ　Ｑ，输出建立时间为２５ｎｓ。　２、３　ＡＤ７６８与ＦＰＧＡＸＣ３Ｓ４００接口电路　４０ＭＣＬＯＣＫ提供ＡＤ７６８工作时钟。　ＦＰＧｒＡ＿１００一ＦＰＧＡ＿＿Ｉｌ５向ＡＤ７６８的数　ＡＤ７６８与ＦＰＧＡ接口电路原理图　３４　科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ