解讀FPGA芯片SOPC發射端電路設計
本文設計基于FPGA 芯片EP3C16Q240C8N 的片上可編程系統,該系統可用于實現IFFT運算和接口模塊,利用可嵌入到此FPGA 芯片的NiosII 軟核處理器來實現數據傳輸和控制。功能電路中的ADI 的數字上變頻芯片AD9957 和可控增益芯片AD8369 用于實現DAB 基帶信號的上變頻和信號放大。這套DAB 發射機電路板尺寸為100cm*160cm,經過測試,能很好的完成發射,具有較高的可靠性。
本文引用地址:http://www.j9360.com/article/201710/369308.htmDAB 發射機是數字音頻廣播重要組成部分。DAB 技術是歐洲尤里卡項目之一,目前已經非常成熟.DAB 采用先進的數字技術,正交分頻復用技術(OFDM),能以極低的數據傳輸率及失真下傳送CD 質量之立體聲節目,可解決傳統模擬廣播接收不良及干擾問題.DAB 發射系統包括信源編碼。信道編碼。 時間交織。頻率交織.OFDM 調制和射頻部分。射頻部分包括上變頻和增益放大,用來把基帶信號搬移到發射頻率上并將其放大。
FPGA 技術不斷進步,成本和功耗不斷下降的同時性能和容量在大幅上升,FPGA 也代替MCU 越來越多的嵌入到系統中去。為了便于系統集成,本文設計FPGA 系統嵌入到DAB 發射系統中,使得開發變得方便靈活,同時也降低了成本。
FPGA 的SOPC 系統構成
該系統硬件框圖如圖1所示。系統中FPGA采用ALTERA 公司的CycloneIII 系列芯片EP3C16Q240C8N.FPGA 中的NiosII 軟核處理器完成數據的控制和指令傳送,還可以在FPGA 上實現OFDM 調制。配置芯片選用EPCS16,片外擴展存儲器為IS42S16100-7T.框圖中,功能電路是用來實現DAB 發射功能的,它包括數字上變頻(其中已經包括A/D 和D/A 轉換)。信號放大.USB 傳輸等。
根據DAB 發射系統設計可以得出系統中各個單元所需的資源:邏輯單元。寄存器。引腳。內存。乘法器單元。鎖相環分別為8839.4719.104.202752bits.6和1.這款芯片為QPFP 封裝。
配置電路
FPGA 芯片按配置速度快慢依次為:
AcTIve parallel(AP)模式.Fast passiveparallel(FPP)模式.AcTIve serial(AS)模式.Passive serial(PS)模式。另外還有用于調試的Joint Test AcTIon Group(JTAG)模式。本文FPGA 同時配置AS 模式和JTAG 模式。根據cycloneIII 的數據手冊,配置方案由MSEL 引腳決定。當使用AS 和JTAG 兩種方式時,MSEL[3:0]為“010”。如圖2所示為ATERA 給出的AS 和JTAG 配置電路。AS
AS 模式是指FPGA 的EPCS 控制器發出讀取數據的信號,從而把串行FLASH(EPCS系列芯片)的數據讀入FPGA 中,實現對FPGA 的編程。配置數據通過FPGA 的DATA0引腳送入,數據被同步在DCLK 輸入上,1個時鐘周期傳送1位數據。 本文中選取的配置芯片EPCS16SI8,有16Mbits 的存儲空間,可以支持DCLK 時鐘工作在20MHz 和40MHz.JTAG 接口是一個業界標準接口,主要用于芯片測試等功能.ALTERA 的FPGA 基本上都可以支持JTAG 命令來配置FPGA 的方式,而且JTAG 配置方式比其他任何方式優先級高.JTAG 模式是將配置數據存儲在SRAM,掉電后需重新下載。它與FPGA 的接口有4個必需的信號TDI,TDO,TMS 和TCK 以及1個可選信號TRST 構成。
評論