基于PC104总线的2FSK调制器的设计与实现

基于PC104总线的2FSK调制器的设计与实现

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。