FPGA illj控專用芯片的VHDL程序設(shè)計(jì)

根據(jù)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，步迸頻率要求設(shè)雹為100 KHZ，因此要求R分頻器采用 128分頻，即將RA0、RA1、RA2分別設(shè)置為0、1、0。在本設(shè)計(jì)中，因?yàn)閒d直接輸入fin，麗且步進(jìn)是100 kHz，所以分頻系數(shù)不會(huì)出現(xiàn)小數(shù)，故可將A5~A0直接置o.因此，要控制MC145152，只需控制MC145152的NO～N9即可。這時(shí)，還應(yīng)將雙模分頻器淘邏輯控制(CONTROL LOGIC)端MC設(shè)置為1。

16.2.3 FPGA illj控專用芯片的VHDL程序設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，F(xiàn)PGA測控專用芯片的輸入信號有：FIN—被鍘頻率信號輸入端：CLK——200 Hz.基準(zhǔn)信號輸入端;EN——ADDSUB的控制信號端口，在EN 的上升沿，ADDSUB可加載到FPGA：ADDSUB「1..0]——對MC145152的控制輸入，當(dāng)其為“00”時(shí)，將發(fā)射頻率設(shè)定在25 MHz，當(dāng)其為“01”時(shí)，每按一次升頻鍵，發(fā)射頻率以100 kHz增加，當(dāng)其為“10”時(shí)，每按一次降頻鍵，發(fā)射頻率以too kHz W低，當(dāng)其為“11”時(shí)，對FPGA不起作用：SEL[1..0]——輸出選擇，當(dāng)其分別為“00`“Dl`“10". Id II”時(shí)，輸瑚為頻率計(jì)數(shù)器的第0～7位、第8～15位、第16～23位、第IF～23位。輸出信號有：CIR[9..0]—△MC145152控制信號輸出口;DATA[7..0] FPGA到攀片機(jī)的數(shù)據(jù)輸出冂，與單片機(jī)的PO口相連，由SEL[1..0]控制輸出fi[dg容。其應(yīng)實(shí)現(xiàn)的功能就是負(fù)責(zé)赭ffi;J MC145152和實(shí)時(shí)測量壓控振蕩器輸出信號的頻率。

根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)的功能要求，F(xiàn)PGA測控專用芯片可分為兩個(gè)相對獨(dú)立的模塊，一個(gè)模塊負(fù)責(zé)控制MC145152，一個(gè)模塊負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)測量壓控振蕩器輸出信號的頻率。

壓控振蕩器輸出信號頻率的實(shí)時(shí)測量可按如下原理設(shè)計(jì)：系統(tǒng)上電時(shí)，F(xiàn)PGA輸出250(二進(jìn)制代碼)至MC145152，該數(shù)值為振蕩器頻率的基值;當(dāng)接收到單片機(jī)的升頻步進(jìn)信號后，內(nèi)部信號“CONTROL”加1，送給MC 145152;同理，收到降頻步進(jìn)信號后，內(nèi)部信號“CONTROL”減1，送給MC145152，這樣就完成了對振蕩器鎖定頻率的調(diào)節(jié)。而壓控振蕩器輸出信號頻率的實(shí)時(shí)測量可按如下原理設(shè)計(jì)：由于本系統(tǒng)所測頻率范圍集中在高頻，因此可利用測定單位時(shí)間內(nèi)信號周期性重復(fù)的次數(shù)來測定頻率，并且即便測的時(shí)間較短，測試精度仍然較高。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，可將200 Hz的基準(zhǔn)信號分頻成50 Hz，每個(gè)周期測頻一次，到50 Hz頻率與200 Hz頻率同時(shí)是負(fù)脈沖的時(shí)候清零，其余時(shí)間計(jì)數(shù)，但只將正脈沖期間的計(jì)數(shù)值鎖存，保證先鎖存數(shù)據(jù)，再清零，定時(shí)時(shí)間為0.01 s。單片機(jī)讀出送出顯示時(shí)，做了相應(yīng)的小數(shù)點(diǎn)處理，如單片機(jī)讀到的數(shù)為“123456”，則顯示成“12.3456”，單位即為M。

根據(jù)以上設(shè)計(jì)思想，F(xiàn)PGA測控專用芯片可設(shè)計(jì)成五個(gè)模塊，它們分別是：鎖相環(huán)MC145152控制模塊SXHKZ、測控信號發(fā)生模塊CKXH、頻率測量模塊PLCS、數(shù)據(jù)鎖存模塊SJSC和輸出選擇模塊SCXZ，整個(gè)系統(tǒng)組成框圖如圖1 所示。其中測控信號發(fā)生模塊CKXH的作用是：將輸入的200 Hz頻率分頻成兩種互為反相的、頻率為50 Hz的測控信號CLKIN和LOAD;頻率測量模塊PLCS的作用是：在設(shè)定時(shí)間里，進(jìn)行頻率的計(jì)數(shù)和清零：數(shù)據(jù)鎖存模塊SJSC的作用是：在LOAD的上升沿將頻率的計(jì)數(shù)數(shù)值輸出鎖存，在CLKIN的第50個(gè)上升沿時(shí)將待顯示的數(shù)值輸出鎖存，亦即測試的頻率數(shù)據(jù)刷新頻率為50 Hz，刷新時(shí)間為O.02S，顯示的數(shù)據(jù)刷新頻率為2 Hz，刷新時(shí)間為0.5S。

因?yàn)槊?.02S數(shù)值就刷新一次，顯示時(shí)刷新較快，人眼不易觀察，所以將計(jì)數(shù)值隔500 ms鎖存一次，再送出去，由單片機(jī)讀出顯示。