基于PC104总线的2FSK调制器的设计与实现
来源:电子工程世界 作者:—— 时间:2010-03-25 07:00
3 FPGA及其外围电路
FPGA具有集成度高、设计灵活、易于修改、节省空间、通用性高等优点。本调制器中FPGA采用的是Altera公司的EPF10K20TC144-4器件,该器件具有20 000个典型门,1 153个逻辑单元,144引脚,包括2个全局输入时钟,4个全局输入,86个通用可编程I/O引脚。该芯片采用TQFP封装,芯片面积较小,功耗低,其输入、输出与TTL,与PC104总线电平完全兼容。FPGA电路主要实现的功能为:接收数据提取电路发送的分路数据;以总线上的SYSCLK时钟为基准,通过分频产生受控设备能识别的频率;为每路输出进行2FSK的数字调制,保证信号的连续性;完成本身的FPGA电路配置。
FPGA配置电路如图3所示。
FPGA的配置使用PS和JTAG两种方式,既能实现JTAG方式下电路在线调试,又能保证调试完成后能够正确使用相应的配置器件。其中JP5*2插座为JTAG配置端口,TDI、TDO、TMS、TCK为JTAG配置引脚,该配置方式采用BlasterMV线,通过配置计算机的并口与电路板配置端口进行连接,用于将编写好的配置数据实时传送到FPGA,该方式主要用于电路调试;EPC1PC8为FPGA配置器件,采用PS(被动串行)配置方式,由于FPGA内部存储器属于易失性RAM存储,因此每次加电后都要将程序重新写入FPGA,配置器件本身就是存储器,其主要作用就是在每次加电后将程序写入FPGA,保证调试完毕的电路能够正常单独进行工作。
来自前级电路的数据及控制信号、发到D/A转换电路的数据都连接到FPGA芯片的通用I/O引脚,通过编程实现所需功能。对FPGA的编程使用Altera公司的QuartusⅡ软件,该软件采用图形化与VHDL语言混合编程,易于调试修改。编程实现的主要功能为:对输入数据进行锁存移位,确保每位数据都能得到正确处理;产生两组分频时钟参与2FSK调制,并使分频后的时钟按照时序进入数字调制器;数字调制器负责将不同频率始终按照顺序依次产生连续量化的8位正弦波数字量输出到端口。
本设计中由于采用两种频率分时产生,按时序进入调制器,而正弦波数字调制器单独工作的方法,保证了输出正弦波具有连续的相位,不会产生相位突变。