基于FPGA的高速外圍多功能芯片的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、用數(shù)字化控制代替模擬控制,可以消除溫度漂移等常規(guī)模擬調(diào)節(jié)器難以克服的缺點,有利于參數(shù)整定和變參數(shù)調(diào)節(jié),便于通過軟件程序的改變方便地調(diào)節(jié)控制方案和實現(xiàn)多種新型控制策略,同時可減少元器件數(shù)目、簡化硬件結(jié)構(gòu),從而提高系統(tǒng)可靠性。FPGA具有速度快,規(guī)模大,設(shè)計模塊化等諸多優(yōu)點,最突出的是其靈活性,設(shè)計人員不僅對其內(nèi)容可重復(fù)編程,還可對其I/0口重新配置,非常適合電源的數(shù)字化控制。 結(jié)合數(shù)字控制的優(yōu)點及FPGA的長處,本文提出一種基于F

2、PGA的高速外圍多功能芯片的設(shè)計方案,將MCU/DSP作為控制系統(tǒng)的核心,而FPGA作為控制系統(tǒng)的外圍,在不占用MCU/DSP資源的情況下,處理其外圍諸多事件。一方面提高了控制芯片的工作效率,另一方面將控制芯片的外圍分立元件取代(尤其是模擬器件),提高系統(tǒng)工作可靠性,增強(qiáng)系統(tǒng)的靈活性,適應(yīng)性,以及提高系統(tǒng)控制保密性。 文中對方案的實現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)論述,從軟件仿真、芯片設(shè)計到最終硬件PCB板級設(shè)計,均做了詳細(xì)的敘述,通過調(diào)試產(chǎn)生了驗

3、證波形。該設(shè)計采用了Altera公司Cyclone系列的EP1C3T144C8 FPGA,在Quartus Ⅱ集成環(huán)境下用VHDL硬件描述語言實現(xiàn)。該課題以材料表面處理特種電源的全數(shù)字化控制為設(shè)計背景,集PWM脈沖發(fā)生模塊,過流/過壓保護(hù)模塊,串口模塊以及周邊設(shè)備控制等多種功能為一身,設(shè)計模塊化,可以根據(jù)需求任意配置,并提出了高精度PWM波形發(fā)生的要求。 該設(shè)計也實現(xiàn)了產(chǎn)生路數(shù)可配置的PWM波形,具有精度高、頻率可調(diào)、各路脈沖間