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FPGA技术半导体激光电源设计模拟部分接口电路

由于半导体激光电源需要控制多个数模转换器A/D及模数转换器D/A协调工作,如果由单片机直接控制,必然占用其过多的资源,加重其负担,因为单片机还需要控制显示、键盘和各种接口的工作。
采用高密度、高速度、可重复编程FPGA器件作为A/D、D/A、开关量控制和处理器之间的逻辑连接,很好地解决了这个问题。这样大大减少了数字电路部分的体积,缩短了设计时间,减少了PCB面积,提高了系统的可靠性,使系统的柔性得到了增强。而且使用FPGA可以使我们在选用A/D、D/A等器件时采用高速的串行A/D、D/A器件,不会增加MCU的负担,也无需复杂的外围接口电路。
FPGA与单片机框图
在电路设计中,选择XCS40-3 PQ208C公司生产的可编程逻辑器件XCS40-3 PQ208C作为控制元件,先进先出存储器IDT7206L25。作为存储单元,存储容量为16384xx9 bit。这部分电路与单片机连接的框图如图K所示。FPGA主要实现三个功能&’,F接收A/D转换器产生的数据并发往单片机P’KF将单片机设置的数据发往D/A转换器P’,F控制模拟部分中各种开关量#FPGA由单片机控制,接受单片机的指令D数据,根据指令完成对A/D,D/A器件的控制#从模拟电路部分采集的数据经过FPGA存储在FGFQ中,当收到读数据指令时,将数据输出给单片机#通过双向缓冲器0/ACMK/、,实现数据的双向传输。
 
按照实现的功能,FPGA内部主要包括:A/D控制模块、D/A控制模块、开关量控制模块、FIFO控制模块。

模块内置了一个看门狗计时器进行全局复位!两个脉冲发生器分别用来作为A/D转换和D/A转换的触发脉冲#整个数据采集过程是由CPU设定标志寄存器ADCCNTW一个四位寄存器(告诉FPGA该对哪些A/D进行数据采集,采集结束后设定相应的标志寄存器ADCCNTW中的低四位为低电平,FIFO控制主程序会由此将相应的A/D数据存储器中的数据发往FIFO。例如,若CPU设定ADCCNTW为1111则4个A/D控制程序中都会被触发,FPGA将采集4个A/D的转换数据!采集结束后会设置ADCCNTW为0000,表示A/D转换结束,可以将存储在ADCDATIR~ADCDAT4R中的数据发往输出寄存器FWR_DAT,FWR_DAT外接FIFO写端口。
 
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