基于fpga的时间间隔测量模块设计

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1、万方数据第18卷第1期电子设计工程2010年1月!竺!：!!堕竺：!垦!竺竺!竺堕!望!!!曼翌兰竺竖!里竺竺堕璺g!呈!：!Q!Q基才FPGA的时间间隔测量模块设计张敏光1，刘群华t，赵新林：，韩峰-(1．西安工业大学陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室，陕西西安710032；2．西安北方秦JIl集团有限公司．陕西西安710032)摘要：介绍一种基于FPGA技术的时间间隔测量方法．通过分析FPGA的主要技术优势及其在工业控制领域中所处的重要地位．给出设计时问间隔测量模块所选用的FPGA器件并进行硬件设计，以及所选用的软件并进行软件设计。描述时间间隔测量模块的软件及硬件设计方法，给出设计过程

2、的硬件原理图及软件流程图。并对设计的各功能模块进行功能时序仿真。关键词：FPGA；时间间隔测量；模块设计；功能时序仿真中图分类号：，11眨16文献标识码：A文章编号：1674_6236(20lO)0l枷63_03DesignoftimeintervalmeasurementmodulebasedonFPGAZHANGMin-gnan91，LIUQlln—hual，ZHAOXin-lin2,HANFcn91(1．KeyLaboratoryofFilmTechnologyandopticalMemuremem,Xi’帆TechnologicalUnwe倦ay,Xi’矾710032，China；

3、2．NorthernGroupCo．，Ltd．Xi’哦QinCh峨Xi’帆710032，China)Abstract：7nIispaperpresentsamethodofthetimeimervMmeasurmentbasedoilFPGAtechnology．AfteranalyzingthemaintechnicaladvantagesofFPGAanditsimportanceinthefieldofindustrialcontrols，itgivesFPGAdevicefordesigninghardwareofthetimeintervalmeasurementmodulean

4、ditalsogivessoftwareforsoftw般design．Thedesignmethodofhard-wareandsoftwareisdescribedinthispaper，anditgiwthedesignprocessofhardwareschematicandtheflowchartofsoftware，italsosire8timingandfunctionalsimulationofvariousfunctionalmodules．Keywords：FPGA；timeintervalmeasurement；modulardesign；timingandfunct

5、ionalsimulation随着半导体技术、嵌入式技术和EDA技术的不断发展．数字设计技术将逐步取代模拟技术。而FPGA技术是数字技术的最新研究成果，利用FPGA技术进行数字电路的设计是必然趋势。电子T艺技术的不断改进使得FPGA的成本不断降低．用FPGA进行数字电路的设计具有开发周期短、成本低、电路设计简单的特点Ill。由于生产FIGA的各大厂家在工艺上不断提升技术，使得FPGA的市场迅速扩大。1基本设计原理图l为时间间隔测量系统框图。时闻问隔删量程序蔓至二二]·]萋lI萎控制信号姆lI巾j三茎^S模式．坠遵电源图l时间间隔测景系统框图图在线调试JTAG图l中。FPGA模块作为整个时间

6、间隔测量模块的核心器件，当有启动信号时，经光电耦合器进行电平转换，得出5V的数字信号。此时，FPGA向时间间隔测鼍程序发送数字信号l通知，时间间隔测量程序开始测量．当光电耦合器件再次收到信号时．此信号可以设置为停止信号，此时FPGA向时问间隔测量程序发送停止信号。得到两个信号间的间隔数据，附根据经验进行分析判断测量数据是否为正确数据121。若为正确测量数据。FPGA向STC单片机发送中断信息，通知srrc单片机进行数据的读取。此时，S1陀单片机向FPGA发送控制信号，FPGA根据STC单片机发来的控制信号进行识别，根据控制信号有序地向sTC单片机进行数据传输131。FPGA采用Ahera公

7、司的EPIC3T10017器件进行硬件设计。采用A1．tera公司开发的QuartusII进行软件没计。2系统硬件设计系统硬件设计是整个系统的骨架．是数字电路设计的核心部件，所有程序代码都在FPGA内部运行。但是要使FPGA能够正常运作。需要架构一些基本的硬件支撑FPGA小型系统。时间问隔测量系统的硬件设计主要包括：信号接口、电源、时钟等模块。收稿日期：2009-07—28稿件编号：200907086作者简介：张敏光(1