1 布景常识
选用依据FPGA的方法进行体系规划，具有运转传输速度快、并行处理内部程序、有很多开发好的IP核、引脚很多、规划灵敏等长处。
针对被测样机的功用形式和受控电路模块很多，对操控器I/O引脚资源要求较高，所以本体系规划需选用FPGA作为中心操控单元，以完成对被测样机的办理操控，和完成数据收集、通道切换、信号操控、数据通讯等功用。
本规划中选用了Spartan6系列的XC6SLX150-2FG484C这款FPGA芯片，其内部资源丰富，用户可用IO数达168个，满意该体系的规划需求。
2 体系规划
2.1 全体方案
被测样机需对8个被测设备进行循环丈量与操控，并对丈量数据进行记载判读、存储转发，运用FPGA作为中心操控单元进行全体方案规划，得到本体系的FPGA操控结构框图如下图1所示。需完成的首要功用有，通道切换操控、信号收集操控、操控信号生成、以太网数据通讯等。
图 1 体系FPGA操控结构框图
2.2 全体规划
本体系选用Verilog言语进行程序规划，得到如下图2所示的程序规划结构层次图。
其间，顶层模块将各层归纳、操控数据的交流等功用。顶层下面包括五大子模块：
1）时钟模块，用于时钟生成；
2）数据操控模块，用于操控和缓存数据；
3）W5500操控模块，完成TCP/IP协议与PC端进行数据传输；
4）开关操控模块，依据PC端指令完成对被测样机的操控；
5）STM32操控模块，完成FPGA与AD收集、串口通讯等的交互和操控。
图 2 FPGA程序规划结构层次图
归纳顶层模块得到如下如3所示的RTL原理图，图中5个红框对应上述五大模块。
图 3 体系顶层归纳RTL原理图
2.3 子模块规划
2.3.1 数据操控模块
数据操控模块首要完成对各个模块数据、指令的缓存、交互功用，对其进行仿真测验，得到仿真成果图如下图4所示。
图 4 数据操控模块的仿真图
对应的实践环境测验成果如下图5所示，完成了灵敏的数据处理功用。
图 5 数据操控模块什物测验图
2.3.2 开关操控模块
被测样机的切换开关数量很多，且有先后顺序，结合功用和时序要求，规划完成了如下图6的仿真成果。
图 6 开关操控模块仿真成果图
结合W5500操控模块，对开关切换模块进行什物测验，得到如下图7所示成果。在此测验中，回传的数据正确解析了发送数据的指令，并验证了对被测样机的开关切换、通道挑选等功用。
图 7 开关操控模块什物测验成果图
2.3.3 STM32操控模块
此模块首要完成了AD收集操控，和FPGA与STM32功用的交互，在此对AD收集与其他模块的操控进行仿真和测验，得到如下图8所示的AD收集操控和交互仿真成果。
图 8 AD收集操控和交互仿真成果
对AD收集的操控，要和其他模块和谐合作。如从仿真中可看出，在收到CmdAnalyzOk信号后，AD数据才会更新到B_FIFO中保存，并在收到W5500WrFlag信号后才进行数据传输。
什物测验成果图如下图9所示。完成了依据指令数据收集相应通道的AD值，并经过TCP/IP回传到PC端。
图 9 AD收集操控和交互实践测验图
2.4 体系测验
上节已对各个子模块进行了分层规划和完成，现在进行归纳规划与测验。先完成悉数的开关切换功用，全体仿真成果如下图10所示，完成了一切开关切换和通道挑选的功用。
图 10 多通道体系开关切换模块仿真
归纳悉数模块，对顶层进行实践测验，得到如下图11所示的多通道归纳测验体系什物测验成果图。实测成果验证了体系功用完成的正确性，PC端可循环发送指令，FPGA端接纳并解析指令进行相应的操控（开关切换、信号收集等），然后将数据回馈到PC端，完成了多通道归纳测验体系的规划。
图 11 多通道归纳测验体系什物测验成果图
3 结语
本规划以FPGA为中心操控单元，完成了一种多通道归纳测验体系，具有开关切换、通道挑选、数据收集、TCP/IP协议数据传输等功用，充分利用和表现了FPGA的优势，供给了一种功用完善、功能优秀的归纳测验体系规划方案。
