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FPGA数字电子体系的规划办法

FPGA数字电子系统的设计方法-在进行硬件单元电路设计时,必须明确对各单元电路的具体要求,详细拟定出单元电路的性能指标,认真考虑各单元电路之间的相互联系,注意前后级单元电路之间信号的传递方式和匹配。

  1.硬件单元电路规划

  在进行硬件单元电路设计时,有必要清晰对各单元电路的具体要求,具体拟定出单元电路的功用目标,仔细考虑各单元电路之间的彼此联络,留意前后级单元电路之间信号的传递办法和匹配,尽量少用或不必电平转化之类的接口电路,并考虑到使各单元电路的供电电源尽可能地一致,以便使整个电子体系简略牢靠。别的,尽量挑选现有的、老练的电路来完结单元电路的功用;有时找不到彻底满意要求的现成电路,可在与规划要求比较挨近的电路的基础上恰当改善,或自己进行创造性规划。为了使电子体系的体积小、牢靠性高,单元电路尽可能用集成电路组成,如集成运放、集成稳压器材、模仿开关、频压改换等。

  在进行硬件单元电路规划参数核算时,应根据单元电路的功用目标要求决议单元电路元器材的参数。例如,根据电压扩大倍数的巨细,可决议反应电阻的取值;根据振动器要求的振动频率,运用公式,可核算出决议振动频率的电阻和电容值等。但一般满意电路功用目标要求的理论参数值不是仅有的,规划者应根据元器材功用、价格、体积、通用性和货源等方面灵敏挑选。核算单元电路参数时应留意以下几点:

  (1)在核算元器材作业电流、电压和功率等参数时,应考虑作业条件最为晦气的状况,并留有恰当的余量。

  (2)关于元器材的极限参数有必要留有满意的余量,一般取1.5~2倍的额定值。

  (3)关于电阻、电容参数的取值,应选核算值邻近的标称值。电阻值一般在1MΩ内挑选;非电解电容一般在100pF~0.47F挑选;电解电容一般在1~2000μF规模内选用。

  (4)在确保电路到达功用目标要求的前提下,尽量削减元器材的品种、价格、体积等。

  2.软件规划

  为了满意电子体系的体系功用、技能目标的要求,软件规划首先要完结功用模块的规划,如键盘、数码显现、A/D、D/A转化等功用模块。功用模块规划好今后能够重复运用,使规划愈加便利和便利。用VHDL言语编写功用模块,用图形输入的办法将各个功用模块衔接起来,将其下载到FPGA芯片上,然后把FPGA芯片和硬件电路衔接起来,就构成整个具有必定功用和技能目标的FPGA电子体系。

  3.元器材的挑选

  电子体系的规划便是挑选最合适的元器材,并把它们有机地组合起来。在确认电子元件时,应根据电路处理信号的频率规模、环境温度、空间巨细、本钱高低一级许多要素全面考虑。具体表现为:

  (1)一般优先挑选集成电路。因为集成电路体积小、功用强,可使电子体系牢靠性增强,装置调试便利,大大简化电子体系的规划。如跟着模仿集成技能的不断发展,适用于各种场合的集成运算扩大器层出不穷,只需外加极少量的元器材,运用运算扩大器就可构成功用杰出的扩大器。同样地,现在规划直流稳压电源时,已很少选用分立元器材进行规划了,取而代之的是功用更安稳、作业更牢靠、本钱更低的集成稳压器。

  (2)电阻器电容是两种最常见的元器材,它们的品种许多,功用相差也很大,使用的场合也不同。因而,关于规划者来说,应了解各种电阻器和电容器的首要功用目标和特色,以便根据电路要求,对元件做出正确的挑选。

  (3)分立半导体元件的挑选。首先要了解它们的功用,把握它们的使用规模;根据电路的功用要求和元器材在电路中的作业条件,如经过的最大电流、最大反向作业电压、最高作业频率、最大耗费的功率等,确认元器材类型。

  4.核算机模仿仿真

  跟着核算机技能的飞速发展,电子体系的规划办法发生了很大改变。现在,EDA(ElectronicDesignAutomation,电子规划自动化)技能已成为现代电子体系规划的必要手法。在核算机平台上,运用EDA软件,可对各种电子电路进行调试、丈量、修正,这样大大提高了电子规划的作用和精确度,一起节省了规划费用。

  5.试验调试

  电子体系规划要考虑的要素和问题许多,因为电路在核算机上进行模仿时所选用的元器材参数和模型与实践器材有不同,所以对经核算机仿真过的电路,还要进行实践试验。经过试验能够发现问题、解决问题。若功用目标达不到要求,应深入分析问题出在哪些单元电路或软件规划的模块上,再对它们从头规划和挑选,直到彻底到达功用目标停止。

  6.绘整体电路图

  整体电路图是在总框图、单元电路规划、软件规划、参数核算和元器材挑选的基础上制作的,它是拼装、调试、印刷电路板规划和修理的根据。现在绘电路图一般是运用绘图软件在核算机上完结。制作电路图时首要留意以下几点:

  (1)整体电路图尽可能画在同一张图上;留意信号的流向,一般从输入端画起,由左向右或由上至下按信号的流向顺次画出各单元电路;关于电路图比较复杂的,应将主电路图画在一张或数张图纸上,并在各图一切端口两头标示上标号,顺次阐明各图纸之间的连线联系。

  (2)留意整体电路图的紧凑和协调,要求布局合理、摆放均匀。图中元器材的符号应标准化,元件符号周围应标出类型和参数。集成电路通常用方框表明,在方框内标出它的类型,在方框的两边标出每根连线的功用和引脚号。

  (3)连线一般画成水平线或垂直线,并尽可能削减穿插和拐弯。关于彼此穿插的线,应在穿插处用圆点标出。关于衔接电源负极的连线,一般用接地符号表明;关于衔接电源正极的连线,仅需标出电压值。

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