现场可编程门阵列即FPGA，是从EPLD、PAL、GAL等这些可编程器材的根底上进一步开展起来的。作为专业集成电路范畴中的半定制电路而呈现的FPGA，不光处理了定制电路的缺乏，并且克服了原有可编程器材因门电路数有限的而发生的缺陷。FPGA 的运用十分的灵敏，同一片FPGA 只需运用不同的程序就能够到达不同的电路功用。现在FPGA 在通讯、仪器、网络、数据处理、工业操控、军事和航空航天等许多范畴有着广泛的运用。跟着本钱和功耗的进一步下降，将在更多的范畴运用FPGA。
TOP1 解读FPGA程控滤波器体系电路
滤波器是一种用来消除搅扰杂讯的器材，可用于对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有用滤除。它在电子范畴中占有很重要的方位，在信号处理、抗搅扰处理、电力体系、抗混叠处理中都得到了广泛的运用。而关于程控滤波器，该体系的最大特色在于其滤波办法能够程控挑选，且-3 dB 截止频率程控可调，适当于一个集多功用于一体的滤波器，将有更好的运用远景。此外，体系具有幅频特性测验的功用，并经过示波器显现频谱特性，可直观地反响滤波效果。
扩大模块
扩大模块的详细电路如图2 所示。榜首部分是一个分压网络，其间前4 个电阻将输入信号衰减100 倍，并与信号源内阻一起构成51Ω阻抗，后边的51Ω为匹配电阻。第二部分选用OPA690 将小信号扩大2 倍，一起起到阻抗改换和阻隔的效果。因为AD603 输入阻抗为100Ω，所以在后边串接一个100 Ω的电阻进行匹配。第三部分即为AD603 可变增益扩大，它的增益跟着操控电压的增大以dB为单位线性添加。1 脚的参阅电压经过单片机进行运算并操控DAC 芯片输出电压来得到，然后完结准确的数控。增益G（dB）=40VG+G0，其间VG 为差分输入电压，规划-500～500mV；G0 是增益起点， 接不同反响网络时也不同。在5、7 脚直接一个5kΩ的电位器，然后改动。
高通滤波模块
LTC1068 是低噪声高精度通用滤波器，当其用于高通滤波时，截止频率规划1Hz～50 kHz，并且直至截止频率的200 倍都无混叠现象。因为LTC1068 的4 个通道都是低噪声、高精度、高功用的2 阶滤波器，因而每个通道只需外接若干电阻就能够完结低通、高通、带通和带阻滤波器的功用。详细电路如图3 所示。其间B 端口Q 值0．57，A 端口Q 值约为1。在电路的调试中发现，A 口的Q值需比B 口Q 值大，不然信号在截止频率处幅值会有上翘。
LTC1068 的时钟频率与通带之比为200：1，因为LTC1068 内部对时钟信号CLK二倍频，所以当截止频率最小为1 kHz 时，内部时钟频率其实为400kHz，故在LTC1068 后边再加一个截止频率为450kHz 的低通滤波器以滤除分频带来的噪声及高次谐波。
低通滤波模块
用MAX297 完结低通滤波器。开关电容滤波器MAX297 能够设置为8 阶低通椭圆滤波器，阻带衰减为-80dB，时钟频率与通带频率之比为50：1。经过改动CLK的频率，即可满意滤波器-3 dB 截止频率在1～20kHz 规划内可调，步进1 kHz的要求。
在运用MAX297 时要留意的是，当信号频率和采样辨率同频，开关电容组在电容上各次采到相同的崎岖为信号幅值的信号，适当于输入信号为直流的状况，使滤波器输出一个直流电平。同理，当信号频率为采样频率的整数倍时，也会呈现相同的现象。为此，在其前面，要添加模仿低通滤波器，把采样频率及其以上的高频信号有用地扫除。故又用一级MAX297，截止频率设置为50kHz。其间时钟频率设置为2．5 MHz。在其后边，也要添加低通滤波器，其截止频率为150kHz，以滤去信号的高频重量，使波形愈加滑润。详细电路如图4 所示。
四阶椭圆低通模块
体系要求制作一个四阶椭圆型低通滤波器，带内崎岖≤1 dB，-3 dB 通带为50kHz，选用无源LC 椭圆低通滤波器来完结。用Filter Sol uTIon 模仿仿真滤波器，随后在MulTIsim 中再模仿仿真并调整电容、电感的参数使其为标称值。此外，在椭圆滤波器前后接射级跟从器避免前后级影岣。详细电路如图5 所示。
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FPGA材料集锦——那些年，咱们为之癫狂的FPGA规划
TOP2 FPGA电源定序电路原理剖析
体系规划师有必要考虑加电和断电期间芯核电源和I/O 源之间的定时差和电压差（换言之，便是电源定序）问题。当电源定序不其时，就有或许发生闭锁失灵或电流耗费过大的现象。假设两个电源加到芯核接口和I/O 接口上的电位不一起，就会呈现触发闭锁。定序要求不相同的FPGA 和其他元件会使电源体系规划愈加杂乱化。为了扫除定序问题，你应当在加电和断电期间使芯核电源和I/O 电源之间的电压差最小。图1 所示的电源将3.3V 输入电压调度到1.8V 芯核电压，并在加电和断电期间盯梢3.3V I/O 电压，以使两电源线之间的电压差最小。
图1 这种电源定序电路可消除闭锁问题，并可削减FPGA 起动瞬态电流。
电路原理：图 1 所示电源包含IC1 和IC2 两块IC，它们别离是TPS2034 电源开关和TPS54680降压型开关稳压器。IC1 发生IC2 在起动期间盯梢的慢斜坡电压。6ms 的斜坡时刻可使加到电源开关大电容和电源输出端的涌入电流降到最小值。慢斜坡电压能使FPGA 吸收的瞬态电流最小。电源开关TPS2034 确保在IC2 具有满足大的偏置电压运作并发生芯核电压之前，I/O 电压不会加到负载上。假设J1 的输入电压为3.3V，则J2 衔接器上的电压起浮就会使IC1 起动。I/O 电源电压J3 就渐渐上升，直到到达3.3V 中止。因为I/O 电压上升，芯核的电源电压相应升高，直到1.8V 中止（图2）。TPS54680 的TRACKIN 引脚内包含有一个模仿多路转化器，以便完结盯梢功用。P 在加电和断电期间，当TRACKIN 引脚上的电压低于0.891V 内部基准电压时，TRACKIN 引脚上的电压就衔接到差错扩大器的非倒相节点。当TRACKIN 引脚电压低于0.891V 时，该引脚就能有用地起开关稳压器的基准效果。衔接TRACKIN 引脚的R3 和R4 电阻分压器有必要等于反响补偿回路中的R1 和R2 分压器，才干在加电和断电期间以最小的电压差进行盯梢。TPS2034 具有37mΩ的导通电阻，并能供应2A 那么大的输出电流。
揭秘FPGA多重装备硬件电路规划计划
现代硬件规划规划逐步增大，单个程序功用越来越杂乱，当把多个功用杂乱的程序集成到一个FPGA 上完结时，因为各个程序的数据通路及所占用的资源或许抵触，使得FPGA 操控模块的结构臃肿，影响了整个体系作业效率。经过FPGA 的多重装备能够有用地精简操控结构的规划，一起能够用逻辑资源较少的FPGA 器材完结需求很大资源才干完结的程序。以Virtex5系列开发板和装备存储器SPI FLASH 为根底，从硬件电路和软件规划两个方面对多重装备进行剖析，给出了多重装备完结的详细进程，对完结杂乱硬件规划工程有必定的参阅价值。
电路原理：多重装备的硬件首要包含FPGA 板卡和储存装备文件的FLASH 芯片。FPGA 选用XILINX 公司Virtex-5系列中的ML507，该产品针对FPGA 多重装备添加了专用的内部加载逻辑。FLASH 芯片选用XILINX 公司的SPI FLASH芯片M25P32，该芯片存贮空间为32 Mb，存贮文件的数量与文件巨细以及所运用的FPGA 芯片有关。完结多重装备首要要将FPGA 和外部装备存储器衔接为从SPI FLASH 加载装备文件的办法。装备电路硬件衔接框图如图1所示。在FPGA 装备办法中，M2，M1，M0为0，0，1，这种装备办法对应鸿沟扫描加上拉，FPGA 在这种办法下一切的I/O 只在装备期间有用。在装备完结后，不必的I/O 将被浮空M2，M1，M0 三个挑选开关对应于ML507 开发板上的SW3开关中的4，5，6位，在FPGA 上电之前将上述开关拨为0，0，1状况。
FPGA 作业原理
一个典型的FPGA 是有几个部分构成的，首要是逻辑块（LogicBlock），Altera 公司将其称之为逻辑阵列快（LAB）Xilinx 公司将其称为可装备逻辑块（CLB）。LAB 由称之为LE（Logic Element）的根本单元构成，CLB 由称之为LC（Logic Cell）的根本单元构成。这些便是FPGA 的逻辑资源，还有一部分是散落在各个逻辑块之间地内部连线，它们好比是PCB 板上的导线，将FPGA 内部地各个逻辑相衔接，起点和结尾都是IOB（I/O Block）。另一部分便是IOB 了，IOB 是FPGA的外部物理接口，相似IC 的各引脚，当然这儿是依据用户需求自己能够恣意界说的。现在的FPGA 的IOB 现已很强壮， 从根本的LVTTL/LVCOMS 接口到PCI/LVDS/RSDS 乃至各式各样的差分接口，FPGA内部的I/O 实践上是分组的，可是每一组都能够灵敏装备，改动上拉下拉电阻，调停驱动电流巨细，兼容5V，3.3V，2.5V，1.8V 乃至1.5V，能够满意不同的电器特性，不同的I/O 接口物理特性以及外部硬件电路对输入输出信号的各种匹配要求。现在I/O 能够到达的频率也愈来愈高，经过特定的技能数据读取速率乃至能够到达2Gbps 现在越来越多的工程师喜爱FPGA，强壮的I/O 特性也是一种原因吧。
图2-1 典型的FPGA内部结构图
TOP3 FPGA数字核脉冲剖析器硬件电路
I/O 兼容恐怕是大势所趋。规划IOB 的概念和技能还有许多，这儿不做介绍了。还有一部分便是FPGA 内部的功用模块，是制作商依据实践需求放置在FPGA 内部的。比方数字时钟办理模块即DCM，Xilinx 公司的FPGA 全都具有这种功用。比方相位环路确定。PLL 需求一个外部时钟输入（晶振），经过内部处理后（包含分频和倍频）能够供应在频率和相位上都比较安稳的必定规划内的时钟。还有不得不提的内部不占用逻辑资源的块RAM。RAM 块可用作为单口RAM、双口RAM、内容地址存储器以及FIFO（first in first out）等常用存储器乃至ROM，移位寄存器。这关于小量数据缓存很有用，强化了FPGA的运用性。在挑选FPGA 时，芯片内部块RAM 的资源多少也是衡量的一个重要因素。独自块RAM 的容量为18kbit 宽为18Bit、深度为1024，能够依据实践需求改动其位宽和深度，但有两点束缚：首要便是修改后块RAM 的容量（位宽深度）不能大于单片块RAM 容量；并且位宽最大不能超过36Bit，能够将多片块RAM 联起来构成内存更大的RAM，此刻只受限于芯片内块RAM 的数量，而不再受上面两条准则束缚。不过在Quartus 中，详细操作起来很便当。还有底层内嵌功用单元包含内嵌专用硬核如乘法器等。它关于数字信号的运算处理供应极大的便当。
SPI 接口操控电路
图4-1 SPI办法衔接图
该工程模块的SPI 接口四条信号线别离定spi_cs_n，spi_clk，spi_miso 和spi_mosi。其间spi_cs_n 是数据操控使能信号，当要对芯片进行操作时，此信号低电平有用。也便是说在同一条主线上能够衔接多个SPI。spi_clk是SPI 同步时钟信号，数据信号在该时钟的操控下进行逐位传输。spi_miso 和spi_mosi 是主从机进行通讯的数据信号，spi_miso即主机的输入或许说是从机的输出spi_mosi 即主机的输出或许说是从机的输入。
VGA 显现驱动模块
规范VGA 一共有15 针，真实用到的接口不多，只要5 个，场同步信号和列同步信号是为了让VGA 接纳部分知道过来的数据是对应哪一行哪那一列。还有三原色信号，本课题硬件三原色信号经过衔接不同的电阻后直接与I/O 接口相连（可了解为简易的DA 转化），这样就能够显现256 色了。内部VGA 与FPGA 接口如图7-1 所示。
图7-1 VGA 内部简化DA
FPGA 器材运用是继单片机之后，当今地嵌入式体系开发运用中最最抢手的要害技能之一，并且跟着制作工艺水平的不断进步，本钱的不断下降，FPGA 乃至大有代替专用ASIC 的趋势。FPGA 运用Verilog 或VHDL 等硬件描绘言语编程。体系工程一切功用悉数运用FPGA 来完结，内容包含SD 卡的读取操控，图片解码，VGA 驱动显现等等，选用的是SF—EP1开发板，该板FPGA 运用EP1C3T144C8，装备PLL 电源电路，SD 接口，1 个256 色的VGA 通用接口，SDRAM 等。支撑AS 及JTAG 装备办法，软件渠道运用Quartus Ⅱ 9.1，然后完结10 幅800*600 的BMP 图片循环显现。
FPGA数字核脉冲剖析器硬件电路
多道脉冲崎岖剖析仪和射线能谱仪是核监测与和技能运用中常用的仪器。20世纪90年代国外就现已推出了依据高速核脉冲波形采样和数字滤波成型技能的新式多道能谱仪，使数字化成为脉冲能谱仪开展的重要方向。国内谱仪技能多年来一向停留在模仿技能水平上，数字化能谱丈量技能仍处于办法研讨阶段。为了满意不断添加的高功用能谱仪需求，迫切需求研发一种数字化γ能谱仪。经过核脉冲剖析仪显现在显现器上的核能谱协助人们了解核物质的放射性的程度。
图1即为全体规划框图，探测器输出的核脉冲信号经前端电路简略调度后，经单端转差分，由采样率为65 MHz 的高速ADC 在FPGA 的操控下进行模/数转化，完结核脉冲的数字化，并经过数字核脉冲处理算法在FPGA 内构成核能谱，核能谱数据可经过16 位并行接口传输至其他谱数据处理终端， 也可经过LVDS/RS 485接口完结长途传输。特别需求留意的是，因为高速AD 前置，调度电路应该满意宽带、高速，且电路参数能够动态调整的需求，以习惯不同类型探测器输出的信号，然后更好地发挥数字化技能的优势。
前端电路
前端电路由单端转差分和高速ADC 电路组成。差分电路因为其杰出的抗共模搅扰才能而运用广泛。因为调度电路输出的脉冲信号为单极性信号，若直接送入ADC，将丢掉一半的动态规划。规划中在运放中参加一个恰当的偏置电压，将单极性信号转化成双极性信号后再送入ADC，以确保动态规划。将信号由单端转化成差分的一起，进行抗混叠滤波处理，完结带宽的调整。
本规划运用AD9649 – 65 高速ADC 完结核脉冲的模/数转化，AD9649为14 位并行输出的高速模/数转化器，具有功耗低、尺度小、动态特性好等长处。当信号从探测器经过调度电路，过差分转单端电路后，以差分信号的办法进入ADC， 在差分时钟的操控下，转化成14 位数据，进入FPGA.该高速A/D 在外部FPGA 的操控下对信号进行采样。然后将采样后的数字信号送入FPGA 中完结数字核脉冲的崎岖提取。图2 为A/D 转化的原理图，AD9649在差分时钟的同步下完结A/D 转化，D0~D13为14个有用输出数据位。
TOP4 揭秘FPGA电机测速体系经典电路
现在国内外多道脉冲崎岖剖析的数字化完结首要有2种计划：纯DSP 计划、DSP+可编程器材计划。本文将充分发挥FPGA 的并行处理优势，在单片FPGA芯片上完结核脉冲的收集与数字核脉冲处理算法，经Quar-tus-Ⅱ软件仿真与归纳，本文选用EP3C40 FPGA 芯片完结多道剖析器的数字化功用。
接口电路规划选用了LVDS 和RS485两种长距离数据传输接口，用于完结核能谱数据的长途传输。LVDS 即低电压差分信号，是一种能够完结点对点或一点对多点的衔接，具有低功耗，低误码率，低串扰，低噪声和低辐射等特色。LVDS 在对信号完好性、地颤动及共模特性要求较高的体系中得到了越来越广泛的运用。图3为低电压、最高数据传输速率为655 Mb/s 的LVDS 接口电路。
揭秘FPGA电机测速体系经典电路
外围电路规划
传感器将电机转速的模仿信号转化成数字脉冲信号送入FPGA 模块。一起由基准时钟电路发生准确的时钟信号和复位电路发生的复位信号送入FPGA 模块。再由FPGA 模块发生分频电路、十进制计数器电路、数据处理电路和显现译码电路。由分频电路将送入的基准时钟信号进行分频，得到一个闸口信号，作为十进制计数器的使能信号。数据处理电路的效果是将十进制计数器得到的数据进行相应的处理后，再送入显现译码电路进行转化译码。电机测速体系的全体框图如图1所示。外围电路分为：基准时基电路，复位电路，传感器丈量电路和显现电路。
图2 有源晶振电路图
复位按键的规划
按键作为嵌入式智能操控体系中人机交互的常用接口，咱们一般会经过按键向体系输入各种信息，调整各种参数或许宣布操控指令，按键的处理是一个很重要的功用模块，它关系到整个体系的交互功用，一起也影响体系的安稳性。在本次规划中，经过按键完结了FPGA模块的手动复位。复位按键如图3所示。
图3 复位按键电路图
显现电路的规划
在本次规划中咱们用到的显现电路如图4 所示。
由数码管显现电路能够知道，这是共阳极数码管。当在位选端SE1～SE4输入低电平时，三极管导通，然后D1～D4接入高电平。由a 到DP 端输入数码管显现码，就能够得到咱们所需求的数字，由位选端让数码管挑选导通。
本次规划是依据FPGA 的电机测速体系规划，运用的是Altera 公司开发的Quartus II 软件作为规划渠道，能够在FPGA 开发板上完结丈量由传感器转化得到的脉冲信号，并且经过核算得到电机转速值。在本次规划中，还能够进行一些扩展，能够添加报警电路，设定一个报警值，当丈量的转速值大于这个报警值时，就能够让蜂鸣器报警或数码管点亮。
TOP5 FPGA数字改换器操控电路规划攻略。
体系结构和作业原理
体系规划时，选用模块化规划的思维，依照技能指标规划各个功用模块，经过各模块之间的和谐合作完结体系的测验使命。体系的全体结构框图如图1所示，整个体系由核算机、USB 芯片FT245、两片FPGA、输出电源电压操控模块、核算机字信号发送模块、勤务信号发送模块、核算机字数码与指令数码接纳模块和指令信号发送模块组成。模块化规划能够使在进行体系调试和硬件编程时，简略、快速的定位并处理问题。
硬件电路选用XILINX 公司的XC3S200-208和XC2S100-208两片FPGA 作为体系的逻辑操控中心，其间XC3S200-208作为主控芯片，首要完结对上位机的指令接纳和判别，然后发生和发送核算机字信号，接纳核算机字数码和指令数码并编帧、上传数据至上位机；XC2S100-208作为从操控芯片，完结128路指令信号的发送；两片FPGA 之间选用串行通讯的办法发送操控指令来完结通讯。别的，经过上位机软件能够完结向体系发送复位或中止指令，这样能够削减硬件的功耗并进步测验体系的作业效率。
USB 接口模块完结
USB 具有本钱低、通用性好、衔接简略、支撑热拔插等特色，而从体系实践的速率传输要求动身，规划选用通用USB 接口芯片FT245BM 完结与上位机的通讯。FT245BM 首要的功用是在内部逻辑的效果下完结数据串/并双向转化，它的最大传输速率能够到达M/s.FT245BM 免去了杂乱的固件编程及驱动程序的编写，能够简化USB 的接口规划，为体系节约规划时刻。
FT245BM 的8位数据线D7~D0、读信号RD、写信号WR、发送使能TXE、接纳数据结束信号RXF 与FPGA 衔接，来完结两者的通讯。核算机经过运用程序、动态链接库的有用合作将操控指令信号发送到FT245BM，FPGA 运用与之相连的I/O 口接纳下发的操控指令或是发送上传的测验数据。
输出电源电压操控模块完结
因为需求为被测数字量改换器供应3档作业电压25V、28V、31V，在电源模块输出端衔接三种不同阻值的电阻，就能够完结3种电压的切换，完结操控的电路如图3所示。
图中VCON+，VCON-为电源模块的输入电压，R25、R26、R27三组电位器用来调度电阻。25VCON、31VCON 别离与FPGA 的I/O 相连，是FPGA 给出的操控信号，电路中三极管的效果是运用其电流扩大来添加信号的驱动才能。经过FPGA 对操控指令的判别来完结3档电压的操控。此外，体系的默许及复位的输出电压为28V。
核算机字信号发送模块完结
因为要求核算机字和移位脉冲的幅值都为8~10V，所以电路中选用运算扩大器电路对FPGA 输出的信号进行扩大来获取所需幅值的信号。核算机字信号发送电路如图4所示。
为了满意输出信号的精度和电流驱动才能的要求，本模块中选用AD 公司的运放AD811来规划电路。此运算扩大器是高速运放，选用双电源供电，2500V/us 是其最高转化速率，具有较低的电流、电亚噪声。规划中选用同相扩大电压串联型负反响电路，输出电压安稳并且反响效果好。电路中R83的接地是为了尽量减小因为偏置电流引起的电压失调，其阻值等于R22和R60的并联阻值，为R22//R60=666Ω。
TOP6 勤务信号发送模块完结
核算机字信号和指令信号都有相应的勤务信号来满意时序要求，一般勤务信号便是指帧、码同步信号，对其他信号的发生和接纳起到时序基准同步的效果。指令勤务信号的电路原理如图5所示。核算机字勤务信号与其原理相同。依据体系的信号输出要求，即帧、码同步信号的幅值和电流驱动才能的要求，选用非门芯片 SN5405J 作为驱动电路来满意规划要求。
数码接纳模块完结测验体系需求接纳经改换器处理之后的信号，改换器以数码办法回传给测验体系，包含核算机数码和指令数码，两者的接纳原理相同。规划选用光耦阻隔的办法对数码信号进行接纳，其电路原理图如图6所示。
光电耦合器选用TI 公司的HCPL-2631，它具有电绝缘才能和抗搅扰才能，并且能有用的按捺各种噪声和尖峰脉冲搅扰。它的两个输入端别离接纳核算机字数码和指令数码，其间在光耦输入端衔接的二极管效果是用来避免信号反跳构成内部二极管烧坏。
指令信号发送模块完结
指令信号是指一种断开或闭合的开关量信号。此模块的128路指令信号悉数选用光耦继电器来完结，依据参数要求挑选AQY210作为操控开关的器材，它的特色是耐高压，反响速度快，运用时刻长。其单路指令信号发送电路原理如图7所示。
由因为指令信号的路数比较多，假设FPGA 的I/O 口输出直接驱动AQY210，势必会添加FPGA 的功耗。因而选用三极管对FPGA 的输出信号进行电流扩大来进步操控信号的驱动才能。本规划选用NPN 型三极管3DK103，图中3order1是FPGA 的输出信号，其为‘0’时，三极管截止；其为‘1’时，三极管处于电流扩大，流经光继电器发光管的电流13mA 足以使AQY210导通。
规划计划
图1为体系规划全体框图。该体系选用C8051系列单片机中的 C8051F121作为操控器，CvcloneⅢ系列EP3C40F484C8型FPGA为数字信号算法处理单元。体系规划遵从抽样定理，在时域内截取一段恰当长度信号，对其信号抽样量化，依照详细的进程求取信号的频谱，并在LCD上显现信号的频谱，一起供应友爱的人机会话功用。该体系最小分辨率为1 Hz，可剖析带宽为0~5 MHz的各种信号。
TOP7 选用FPGA频谱剖析仪体系电路
AGC电路
输入信号经高速A／D采样，信号崎岖有必要满意A／D的采样规划，最高为2-3V，因而该体系规划应加AGC电路。AGC电路选用AD603型线性增益扩大器。图3为AGC电路。
A／D转化电路
ADS2806是一款12位A／D转化器，其特色为：无杂散信号动态规划（SFDR）为73 dB；信噪比（SNR）为66 dB；具有内部和外部参阅时钟；采样速率为32 MS／s。图4为ADS2806的电路。为使A／D转化更安稳，在A／D转化器的电源引脚上添加滤波电容，按捺电源噪声。该电路结构简略，在时钟CLK的驱动下，数据端口实时输出数据，供FPGA读取。
FPGA及外围接口模块
选用CycloneⅢ系列 EP3C40F484型FPGA，该器材内部有39 600个LE资源，有1 134 000 bit的存储器，一起还有126个乘法器和4个PLL锁相环。因为该器材内部有许多资源，因而可满意其内部完结数字混频、数字滤波、以及FFT运算。FP -GA正常作业时，首要需求的外部接口有：时钟电路、JTAG下载电路、装备器材及下载电路。图5为FPGA的外围接口电路。
该体系能够便当地在LCD上显现信号的频谱结构图。操作简略，便于学生进行操作，有助于试验教育课上学生更直观知道信号频谱结构，然后促进试验课教育。
TOP8 FPGA开发装备办法电路规划精华集锦
FPGA共有四种装备办法：从串办法（Slave Serial），主串办法（Master Serial），从并办法（Slave Parallel/SelectMap）以及鸿沟扫描办法（Boundary-Scan）。详细的装备办法由办法挑选引脚M2﹑M1﹑M0决议。不同的装备办法所对应的M2﹑M1﹑M0，装备时钟的方向以及相应的数据位宽。
主串办法——最常用的FPGA装备办法。
在主串办法下，由 FPGA 的 CCLK 管脚给 PROM 供应作业时钟，相应的 PROM 在 CCLK 的上升沿将数据。从 D0 管脚送到 FPGA 的 DIN 管脚。不管 PROM 芯片类型 （ 即使其支撑并行装备 ），都只运用其串行装备功用。
主串装备电路最要害的 3 点便是 JTAG 链的完好性、电源电压的设置以及 CCLK 信号的考虑。
多片FPGA通讯：
SPI串行Flash装备办法：
串行 Flash 的特色是占用管脚比较少，作为体系的数据存贮十分适宜，一般都是选用串行外设接口 （SPI 总线接口 ）。
FPGA 经过 SCLK 操控两边通讯的时序，在 SS_n 为低时，FPGA 经过 MOSI 信号线将数据传送到 FLASH，在同一个时钟周期中，FLASH 经过 SOMI 将数据传输到FPGA 芯片。不管主、从设备，数据都是在时钟电平跳转时输出，并在下一个相反的电平跳转沿，送入别的一个芯片。在串行办法下，需求微处理器或微操控器等外部主机经过同步串行接口将装备数据串行写入 FPGA 芯片，其办法挑选信号 M［2:0］=3’b111。
TOP9 重串办法的多片FPGA通讯
DIN 输入管脚的串行装备数据需求在外部时钟CCLK 信号前有满足的树立时刻。其间单片FPGA 芯片构成了完好的JTAG 链，仅用来测验芯片状况，以及支撑 JTAG 在线调试办法，与从串装备办法没有关系。外部主机经过下拉 PROG_B发动装备并检测 INIT_B 电平，当 INIT_B 为高时，标明 FPGA 做好预备，开端接纳数据。此刻，主机开端供应数据和时钟信号直到 FPGA 装备结束且 DONE 管脚为高，或许 INIT_B 变低标明发生装备过错才中止。整个进程需求比装备文件巨细更多的时钟周期，这是因为部分时钟用于时序树立，特别当 FPGA 被装备为等候 DCM锁存其时钟输入。
以下是重串办法的多片FPGA通讯：
JTAG装备办法：
将办法装备管脚设置为 JTAG 办法，即 M［2:0］=3’b101时，FPGA 芯片上电后或许 PROG_B 管脚有低脉冲呈现后，只能经过 JTAG 办法装备。JTAG 办法不需求额定的掉电非易失存储器，因而经过其装备的比特文件在 FPGA 断电后即丢掉，每次上电后都需求从头装备。因为JTAG 办法已更改，装备效率高，是项目研发阶段必不可少的装备办法。
System ACE装备计划：
跟着 FPGA 成为体系级处理计划的中心，大型、杂乱设备常需求多片大规划的 FPGA。假设运用 PROM 进行装备，需求很大的 PCB 面积和昂扬的本钱，因而许多状况下都运用微处理由从办法装备 FPGA 芯片，但该装备计划简略呈现总线竞赛且延长了体系发动时刻。为了处理大规划 FPGA 的装备问题，赛灵思公司推出了体系级的 System ACE（Advanced ConfiguraTIon Environment） 处理计划。
System ACE 可在一个体系内，乃至在多个板上，对赛灵思的一切 FPGA 进行装备，运用 Flash 存储卡或微硬盘保存装备数据，经过 System ACE 操控器把数据装备到 FPGA 中。现在，System ACE 有 System ACE CF（Compact Flash）、System ACE SC（Soft Controller） 以 及 System ACE MPM（Muti-Package Module） 三 种。
TOP10 FPGA芯片最小体系电路规划攻略
FPGA是英文Field Programmable Gate Array 的缩写，即现场可编程门阵列。FPGA运用它的现场可编程特性，将本来的电路板级产品集成为芯片级产品，缩小体积，缩短体系研发周期，便当体系升级，具有容量大、逻辑功用强，进步体系的安稳性的一起兼有高速、高可靠性。能够在数字体系规划中完全由用户经过软件进行装备和编程，然后完结某种特定的功用。要研讨的是Altera 公司推出的一款FLEX10K 系列芯片，经过学习该芯片的作业原理和运用特性，规划一个依据FLEX10K 芯片的最小体系，经过对该最小体系的规划让我们能够更好的了解FPGA，并对其发生稠密的爱好，为更多想要了解学习FPGA 的人们做个很好的最初。
复位和晶振电路原理图规划
一个芯片，尤其是可编程芯片，一般在上电的瞬间需求一个时刻短的时刻进行内部参数的初始化，这个时分芯片无法当即进入作业状况。一般称上电初始化这些作业为复位，完结这个功用的电路称之为复位电路。本FPGA 芯片运用的是低电平复位，支撑上电复位和手动复位，RESET 按下之后发生低电平。
图4-2 复位电路原理图规划
晶振是为电路供应频率基准的元器材，一般分红有源晶振和无源晶振两个大类，无源晶振需求芯片内部有振荡器，并且晶振的信号电压依据起振电路而定，答应不同的电压，但无源晶振一般信号质量和精度较差，需求准确匹配外围电路（电感、%&&&&&%、电阻等），如需替换晶振时要一起替换外围的电路。有源晶振不需求芯片的内部振荡器，能够供应高精度的频率基准，信号质量也较无源晶振要好。本FPGA 芯片选用50MHZ 的有源贴片晶振作为芯片作业的时钟输入（图4-3）。
图4-3 晶振电路原理图规划
蜂鸣器电路原理图规划
电路很简略，需求阐明的是开发板上运用的是高品质的蜂鸣器，需求脉冲操控其发声。电路图中的晶体管当作开关来运用，当I/O 供应的驱动才能不行的时分，晶体管能增强驱动才能。低电平有用（图4-4）。
图4-4 蜂鸣器电路原理图规划
开关电路原理图规划
最小体系板上运用的四腿按键实践上是分两组，每组中的两个是相通的，而两组直接是经过上面的按钮来操控通断状况的。简略了解成开关就能够了，按下去两头就构成短路，松开手就构成开路。短路适当于输入0，开路为1。别的需求阐明的是，因为按键归于机械开关，按动进程不可避免存在颤动的现象，所以用户按下按键的时刻能够略微长一点（图4-5）。
图4-5 按键开关电路原理图规划
TOP11 八位拨码开关电路原理图
拨码开关便是适当与一个开关量，拨到ON 就表明接通，OFF 便是断开，在数字电路中对 0、1，一般用于二进制输入。本课题最小体系板运用八位拨码开关作为一个字节的输入，拨到ON 时适当于输入“1”，默许输入“0”（图4-6）。
图4-6 八位拨码开关电路原理图规划
JTAG 办法装备电路原理图规划
最小体系选用的FPGA 是Altera 公司的FLEX10K10 芯片，所以装备的PROM 选用的型号为EPC2LC20N，是20 脚的PLCC 封装，上拉电阻R4 是1K，其他的上拉电阻均是5K，TDI、TCK、TMS 和TDO 别离于JTAG 规范接口相连，完结装备电路的规划（图4-13）。
图4-13 JTAG 办法装备电路原理图规划
D 型并口下载线电路原理图规划
此下载线是由一个D 型25 针的并口与核算机相衔接，10 针的一端与电路板相衔接，数据的下载经过核算机直接装备，此下载线能够支撑2.5V、3.3V 及5.0V 电压的下载办法，是一种能够通用型的下载线（图4-15）。
图4-15 D 型并口下载线电路原理图规划
最小体系电路规划的全体电路原理图
运用Altium 软件规划的电路原理图，FPGA 最小体系板包含时钟电路、复位电路、电源电路、JATG 电路、PROM 装备电路、显现模块电路、开关电路以及各种接口电路（图4-16）。
图4-16 最小体系电路规划的全体电路原理图
在当时国内外信息技能高速开展的今日，电子体系数字化已成为众所周知的趋势。从传统的运用中小规划芯片构成电路体系到广泛地运用单片机，直至FPGA 在体系规划中的运用。电子规划技能已迈人了一个全新的阶段。FPGA 运用它的现场可编程特性，将本来的电路板级产品集成为芯片级产品，缩小体积，缩短体系研发周期，便当体系升级，具有容量大、逻辑功用强，进步体系的安稳性，并且兼有高速、高可靠性。越来越多的电子规划人员运用芯片进行电子体系的规划，经过依据FPGA 最小体系开发规划，阐明晰FAPG 芯片研讨的动机和研讨含义。
TOP12 依据FPGA水磁无刷直流电机操控电路
首要介绍依据现场可编程门阵列及EDA办法学的永磁无刷直流电机操控体系的电子电路规划。FPGA是一种高密度可编程逻辑器材，其逻辑功用的完结是经过把规划生成的数据文件装备进芯片内部的静态装备数据存储器来完结的，具有可重复编程性，能够灵敏完结各种逻辑功用。
与ASIC不同的是，PCA自身仅仅规范的单元阵列，没有一般%&&&&&%所具有的功用，但用户能够依据需求，经过专门的布局布线东西对其内部进行从头编程，在最短的时刻内规划出自己专用的%&&&&&%，然后大大进步了产品的竞赛力。因为它以纯硬件的办法进行并行处理，并且不占用CPU资源，所以能够使体系到达很高的功用。这种新的规划办法能够把A／D接口、驱动器接口、通讯接口集成在一块芯片上，一起在算法上完结方位、速度乃至电流算法，然后完结真实的片上可编程体系（SoPC）。这将成为下一代高功用伺服操控器集成化规划的一个趋势。
下面针对永磁无刷直流电机模块化规划的思维，介绍依据FPGA的操控体系的电子电路规划办法，其操控体系结构如图1所示。
图1 操控体系结构图
电路由电源模块，电压转化模块，FPCA模块，驱动电路模块，斩波电流、电压检测模块，绕组电流检测模块，A／D模块，通讯模块，外扩存储器模块等部分组成。
图2 斩波器电感电流检测电路
永磁无刷直流电机电枢电流检测信号调度电路和DC／DC BUCk改换器输出电压检测信号调度电路参见图3－16c和d，其功率电路如图3所示。
首要，由FPGA发生5路PWM波，其间3路用于永磁无刷直流电机换相，1路用于斩波，另1路用于再生能耗调度制动电流。三相换相PWM经驱动电路操控电机的换相，这3路PWM只用于换相不进行调制，由斩波环节进行调制。电机绕组电流经求偏、扩大、滤波经过A／D（ADS7864）转化进人 FPGA（XC3S200），经PID调度器操控电流环；相同，斩波电压电流经滤波经过A／D转化也进人FPGA。图2所示为FPCA的最小体系电路，XCF02S为FPGA XC3S200的装备芯片，TPS767D325是电源芯片，将＋5V电源电压转化为＋2.5V和＋3.3V供应FPGA，电源芯片LM317将＋5V电源电压转化为＋1.2V供应FPGA；FPGA的时钟选为50MHz，晶体振荡器为50MHz有源晶振，输出的时钟信号电压的高电平为＋3.3V。
