第３０卷第４期电子器件Ｖ０１．３０Ｎｏ．４２００７年８月ｃＩＩｉｎｅｓｅＪ啪１ＯｆＥ１ｅｃｔ咖Ｄｅ、ｒｉｃｅｓＡｕｇ．２００７Ｄｅｓｉｇｎｏｆ２００一ＣｈａｎｎｅｌＡ／ＤＣｏｎｖｅｒｔｅｒＢａｓｅｄｏｎＦＰＧＡａｎｄＭＣＵ＋０己厂ＷＰｉ—ｍｉ行ｇ（Ｃ０耽班ｏ，Ｅｋｆ以阳ＺⅡ以ｄｈ如＂凇￡ｉｏ卵勘ｇｉ以ＰＰｒ讥雪，Ｈ“凇ｎ溉ｉ掣Ⅲ叻。厂ｎｃ＾加ｚｏｇ了，办“如ｏ“Ｈ＂砌竹４１２００８，＠泐）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎａｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｒｅｓｅａｒｃｈｐｒＯｊｅｃｔ，ａ２００一ｃｈａｎｎｅｌａｎａｌｏｇ—ｔｏ—ｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒｒｅｑｕｉｒｅｓｔｏｂｅｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｎｇｏｆｄｅｓｉｇｎｓｃｈｅｍｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ，ｗｅｃｈｏｏｓｅｔｈｅｓｃｈｅｍｅｂａｓｅｄｏｎＦＰＧＡａｎｄＭＣＵ．ＴｈｒｏｕｇｈｔｈｅｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅＦＰＧＡａｎｄＭＣＵ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｉｎｔｅｒｎａｌｃｉｒ—ｃｕｉｔｏｆＦＰＧＡａｎｄＶＨＤＩ。ｌａｎｇｕａｇｅｓｏｕｒｃｅｐｒｏｇｒａｍｃｏｄｅａｒｅｐｒｏｖｉｄｅｄ，ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅＭＣＵ’ｓｓｏｆｔ—ｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｐｒｏｃｅｓｓｂａｓｅｄｏｎｅｍｂｅｄｄｅｄｒｅａｌ—ｔｉｍｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍＲＴＸ５１ａｎｄｔｈｅｐｒｏｇｒａｍｆｌｏｗ—ｃｈａｒｔａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｔｅｓｔｉｎｇｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｓａｃｈｉｅｖｅｄｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｔａｒｇｅｔａｎｄｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅ—ｍｅｎｔｂｒｏｕｇｈｔｆｏｒｗａｒｄｂｙｔｈｅｄｅｓｉｇｎｔａｓｋｓ，ａｎｄａｌｓｏｔｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｓｇｏｏｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：２００—ｃｈａｎｎｅｌａｎａｌｏｇ＿ｔｏ—ｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；ｐｕｌｓｅ＿ｗｉｄｔｈ；ＦＰＧＡ；ＭＣＵ；ｅｍｂｅｄｄｅｄｒｅａｌ—ｔｉｍｅｏｐｅｒ—ａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍＲＴＸ５１ＥＥＡＣＣ：１２６５Ｈ基于ＦＰＧＡ和ＭＣＵ的２００通道Ａ／Ｄ转换器的设计＊欧伟明（湖南工业大学电气与信息工程学院，湖南株洲４１２００８）摘要：在某科研项目中，需要设计一个２００通道的ＡＤ转换器．在系统设计方案论证的基础上，选择了基于ＦＰＧＡ和Ｍｃｕ的设计方案．根据对ＦＰＧＡ和ＭＣＵ的所要完成的功能描述，给出了ＦＰＧＡ的内部电路设计过程及主要的ＶＨＤＬ语言源程序代码，给出了基于嵌入式实时操作系统ＲＴｘ５１的ＭＣＵ软件设计过程及相应的程序流程框图．通过对制作的实物进行的测试表明，本系统达到了设计任务所提出的功能要求和技术指标，并且系统具有较好的可靠性．关键词：２００通道ＡＤ转换器；脉冲宽度；ＦＰＧＡ；Ｍｃｕ；嵌入式实时操作系统ＲＴｘ５１中图分类号：ＴＰ５１０．９９文献标识码：Ａ文章编号：１００５—９４９０（２００７）０４·１２３４－０５在某科研项目的进行过程中，笔者遇到了一个（３）由项目需求可知，正常情况下”脉冲宽度”最设计２００通道模数转换器的问题，需要对２００个信大值为８０ｍｓ，非正常情况下”脉冲宽度”可能大于号进行”脉冲宽度”的测量，不妨设２００个信号分别８０ｍｓ，当出现”脉冲宽度”大于８０ｍｓ时，显示出来是Ｓ，，Ｓｚ，……，Ｓｚ…具体的设计任务如下：的测量结果要求是某个固定值，当然该固定值应该（１）信号Ｓｉ（ｉ一１，２，……，２００）的波形是不确定大于８０ｍｓ．的，可能Ｓｉ总是为低电平ｏ，也可能出现若干个正（４）测量结果要求能上传到ＰＣ机．脉冲，需要对信号Ｓｉ的高电平时间进行测量，要求１把信号Ｓｉ的每一个正脉冲的高电平时间累加起来，系统设计方案论证并用数字的形式显示出来．为了叙述的方便，本文把对每一个被测信号Ｓｉ（ｉ一１，２，……，２００）而言，这种测量称为”脉冲宽度”的测量．Ｓｉ出现高电平的时刻是随机的，Ｓｉ可能出现多个正（２）项目要求”脉冲宽度”的测量精度为ｏ．１ｍｓ．脉冲，测量任务是把Ｓｉ出现的所有正脉冲的高电平收稿日期：２００６—１１一０８基金项目：中国包装总公司科研基金资助（０５ｚＢＩ（ＪＡ００７）作者简介：欧伟明（１９６３一），男，副教授，主要研究方向为检测技术和嵌入式系统，ｏｕｗｅｉｍｉｎ２８＠ｓｉｎａ．ｃｏ札万 方数据第４期欧伟明：基于ＦＰＧＡ和ＭＣＵ的２００通道Ａ／Ｄ转换器的设计１２３５时间累加起来，然后，将测量结果上传到ＰＣ机，并用数字显示出来．显然，这是一种将信号ｓ。的高电平时间转换为数字量的ＡＤ转换器，该ＡＤ转换器开始转换的时刻和结束转换的时刻都是由信号５ｉ触发控制的，并且该ＡＤ转换器具有与ＰＣ机通信的功能．根据经验可知，现有的ＡＤ转换器集成电路中没有与此类似的芯片，这就要求设计者采用某种技术手段自行研制这种”２００通道ＡＤ转换器”．１．１基于ＭＣＵ的设计方案如果仅仅实现对单个信号Ｓｉ”脉冲宽度”的测量，我们可以采用如图１所示的设计方案．Ｍｎｌ图ｌ针对单个信号的设计方案在图１中，微控制器（Ｍｉｃｒｏ—ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＵｎｉｔ，简称为ＭＣＵ）是核心．ＭＣＵ内部定时器Ｔ，工作于定时工作方式，并且由外部硬件和内部软件混合控制定时器Ｔ。，的启动与停止［１］，”开始测量指令”和”结束测量指令”都由ＰＣ机发送而来，”开始测量指令”实现对系统的初始化，”结束测量指令”实现软件停止定时器Ｔ，工作并上传测量结果到ＰＣ机，从而实现对单个信号Ｓ；的”脉冲宽度”的测量．然而，项目要求对２００个信号实现”脉冲宽度”的测量，若还是采用图１所示的设计方案，则势必出现两个问题，一是系统需要２００个图１所示的电路，系统硬件电路相当复杂，系统的可靠性成问题；二是ＰＣ机要有２００个ＲＳ２３２串行接口，这是不可能的．１．２基于ＰＬＣ的设计方案笔者曾经考虑过采用可编程控制器（简称为ＰＬＣ）实现”２００通道ＡＤ转换器”，拟采用扫描的方式分别完成对信号Ｓ，，Ｓ２，……，Ｓ：。。的”脉冲宽度”的测量，但是，ＰＩ￡的扫描速度（一般是毫秒数量级）会严重制约系统的测量精度［２］，经估算，这种方案根本达不到”脉冲宽度”测量精度为ｏ．１ｍｓ的要求．１．３基于ｎ，ＧＡ和ＭＣＵ的设计方案随着半导体制造技术的发展，从上世纪８０年代中期开始，高密度可编程逻辑器件被应用到电子系统设计中．现场可编程门阵列（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ，简称为ＦＰＧＡ）具有运行速度快、其内部电路功能可通过硬件描述语言（如ＶＨＤＬ语言）进行设计描述的特点，如今，ＦＰＧＡ正处于革命性的数字信号处理技术的前沿［３｜．微控制器ＭＣＵ具有控制灵活的特点，被广泛地应用于工业测控系统万 方数据中．结合ＦＰＧＡ和ＭＣＵ的系统设计方案如图２所示．图２基于ＦＰＧＡ和ＭＣＵ的设计方案‘在图２中，２００个”传感器”和”信号调理电路”产生２００个被测信号Ｓ。（ｉ一１，２，……，２００），信号Ｓｉ被输入到ＦＰＧＡ，在ＭＣＵ的控制下，ＦＰＧＡ将信号Ｓｉ的”脉冲宽度”转换为数字量．ＭＣＵ发送给ＦＰ—ＧＡ的控制信号包括９位通道选择控制信号（９ｂｉｔｃｈａｎｎｅｌｓｅｌｅｃｔ）、清零控制信号（ｃｌｒ）、时钟脉冲锁定控制信号（１０ｃｋ）．测量结果由８位数据线（８ｂｉｔｄａ—ｔａ）从ＦＰＧＡ传送给ＭＣＵ．ＭＣＵ是系统的现场控制核心．ＭＣＵ接收由ＰＣ机经过ＲＳ２３２串行接口发送而来的控制指令，根据控制指令ＭＣＵ直接控制ＦＰＧＡ的工作，系统的测量结果由ＭＣＵ从ＦＰＧＡ取出后，经过ＲＳ２３２串行接口上传给ＰＣ机，并用数字的形式显示在ＰＣ机的显示屏上．采用基于ＦＰＧＡ和ＭＣＵ的系统设计方案，来完成”２００通道ＡＤ转换器”的设计．１．４主要电子器件的选择我们选择美国ＡＬＴＥＲＡ公司的ＦＰＧＡ，芯片型号为ＥＰｌＫ３０ＴＣｌ４４—３．该芯片具有典型门３００００个，逻辑单元１７２８个，嵌入式阵列块（ＥＡＢ）６个，每个ＥＡＢ有以２５６×１６、５１２×８、１０２４×４、２０４８×２ｂｉｔ任意组合的ＲＡＭ，可做单口ＲＡＭ，也可以设计成双口ＲＡＭ，有２４５７６ｂｉｔ内部ＲＡＭ，该器件的内核电源电压为２．５Ｖ，功耗小，可用Ｉ／Ｏ引脚为１０２个，引脚电压可以与２．５Ｖ、３．３Ｖ、５Ｖ的电压器件兼容，并且可以进行摆率控制和漏极开路输出。ＥＰｌＫ３０ＴＣｌ４４—３能够满足多功能、低功耗、低成本、高性能的系统设计．为了系统制作的方便，我们采用手头已有的ＦＰＧＡ适配板（湖南长沙三知电子有限公司生产）来实现ＦＰＧＡ电路的设计，该ＦＰ—ＧＡ适配板包含ＦＰＧＡ芯片ＥＰｌＫ３０ＴＣｌ４４—３、下载电路、ＦＰＧＡ配置存储器、ＦＰＧＡ内核电源模块等．当ＦＰＧＡ配置存储器中下载配置文件后，该ＦＰＧＡ适配板只要接人＋５Ｖ电源就可以正常工作于用户应用系统中（嵌入到用户系统中）．１２３６电子器件第３０卷为了以后能够在线升级更新系统的ＭＣＵ应用程序，我们选择的微控制器ＭＣＵ是带ＩＳＰ接口的微控制器芯片ＡＴ８９Ｓ５２，它是美国ＡＴＭＥＬ公司生产的８位单片机，具有快速８０５１内核、８ｋｂｙｔｅＦＬＡＳＨＥＥＰＲＯＭ、２５６ＢＩＤＡＴＡＲＡＭ，完全符合定控制信号”ｌｏｃｋｌＩ作为阐门控制信号，它来自于微控制器ＡＴ８９Ｓ５２．外部时钟”ｃｌｏｃｋＩｔ是周期为ｏ．０１ｍｓ的方波脉冲信号，只有当阐门控制信号１０ｃｋ＝１时，外部时钟”ｃｌｏｃｋ”才能达到计数器的时钟脉冲输入端．我们知道计数器的计数误差最大为±１个字，那么计数器对Ｓｉ的高电平测量误差不会大于ｏ．０１运行嵌入式实时操作系统ＲＴＸ５１Ｔｉｎｙ的硬件要求，可１０００次写／擦循环，数据可保留１０年，ｏＨｚ～２４ｍｓ．根据前面给出的系统设计任务可知，正常情况下”脉冲宽度”最大值为８０ｍｓ，对应于计数器的计ＭＨｚ的全静态工作方式，三级程序存储器锁定，３２根可编程Ｉ／Ｏ线，３个１６位定时器／计数器，６个中断源，１个可编程串行通道ＵＡＲＴ，具有低功耗的闲置和掉电工作模式，片内含振荡器和时钟电路．因此，它可以满足本系统设计的需要．２数值为８０ｍｓ÷ｏ．０１ｍｓ一８ｏｏｏ，然而，２１２—４０９６，２１３＝８１９２，所以有２１２＜８０００＜２１３则计数器的位数可以确定为１３ｂｉｔ，因此，计数器的最大计数值为８１９１．ＦＰＧＡ的ＶＨＤＬ程序设计一般来说，电子系统的设计过程是，首先根据系在图３中，多路数据选择器”ｓｅｌｅｃｔｏｒ”的输人数据是２００个计数器的计数值，而每个计数器的１３ｂｉｔ计数值通过多路数据选择器转换为１６ｂｉｔ后（高３统设计任务完成系统设计方案的论证与选择，然后进行系统硬件电路的设计，再根据系统硬件电路完成系统软件的设计，最后进行系统的制作与调试．本系统的软件设计包括ＦＰＧＡ的程序设计及ＭＣＵ的程序设计两个部分．２．１ｂｉｔ为ｏ），分２次（每次８ｂｉｔ）送给微控制器ｂｉｔ一４００×８ＡＴ８９Ｓ５２．由此可知，多路数据选择器”ｓｅｌｅｃｔｏｒ”实现的功能是从２００×１６ｂｉｔ中每次选择ｂｉｔ８ｂｉｔ传送给微控制器ＡＴ８９Ｓ５２，所以数据选择控制信号是９ｂｉｔ的，并且，数据选择控制信号”９ｃｈａｎｎｅｌｓｅｌｅｃｔ”来自于微控制器ＡＴ８９Ｓ５２．ＦＰＧＡ内部逻辑电路框图在本系统中ＦＰＧＡ的功能是将２００个信号Ｓｉ（ｉ—ｌ，２，……，２００）的”脉冲宽度”转换为数字量．根据前面的论述不难画出ＦＰＧＡ内部逻辑电路框图如图３所示．２．２主要Ｖ瑚ＤＬ源程序弄清了ＦＰＧＡ在系统中所要实现的逻辑功能后，就可以很方便地在ＦＰＧＡ的开发环境中完成其设计过程［４］．笔者是在ＭＡＸ＿ｐｌｕｓⅡ开发软件平台下完成ＦＰＧＡ设计过程的．计数器ｃｏｕｎｔｅｒ－００１的ＶＨＤＬ源程序代码如下：ｕ１：ｐｒｏｃｅｓｓ（ｃｌｒ，ｃｌｋ，ｓｉｇｎａＬ００１）ｂｅｇｉｎｉｆｒｉｓｉｎｇ—ｅｄｇｅ（ｃｌｋ）ｔｈｅｎｉｆｃｌｒ一’１，ｔｈｅｎｄａｔａ＿１＜一”０００００００００００００”；一清零功能ｅｌｓｉｆｓｉｇｎａｌ—ＯＯｌ一’１’ｔｈｅｎｉｆ（ｄａｔａ一１／＝”１１１１１１１１１１１１１”）ｔｈｅｎ一最大值处理ｄａｔａ．１＜一ｄａｔａ＿１＋’１７；一加计数功能图３ＦＨ］Ａ内部逻辑电路框图ｅｎｄｅｎｄｉｆ：ｅｎｄｉｆ：由图３可知，ＦＰＧＡ内部逻辑电路主要由计数器和多路数据选择器组成．其中，计数器有２００个（ｃｏｕｎｔｅ＿００１，ｃｏｕｎｔＰ００２，……，ｃｏｕｎｔｅ－２００），计数器是带有使能控制端ＥＮ、具有清零功能和计数功能３ｉｆ：ｅｎｄｐｒｏｃｅｓｓ；的数字逻辑部件，被测信号Ｓｉ作为计数器的使能控制信号ＥＮ，当ＥＮ一１时，计数器对时钟脉冲ｃｌｋ的上升沿进行计数，时钟脉冲ｃｌｋ来自于逻辑与门的输出端，这里的逻辑与门作为阐门使用，时钟脉冲锁基于ＲＴｘ５１的ＭＣＵ软件设计在本系统中，微控制器ＭＣＵ作为”２００通道３．１软件功能描述。ＡＤ转换器“的现场控制中心，其主要功能是：万方数据 第４期欧伟明：基于ＦＰＧＡ和ＭＣＵ的２００通道Ａ／Ｄ转换器的设计１２３７（１）能通过串行口接收ＰＣ机发送来的命令，包括”开始测量命令”和”结束测量命令”，并能通过串行口上传测量数据（共４００ｂｙｔｅ）给ＰＣ机．（２）ＭＣＵ控制ＦＰＧＡ的工作，一方面，当接收到”开始测量命令”时，清零ＦＰＧＡ的计数器，并允许外部脉冲信号ｃｌｏｃｋ送到上述计数器．另一方面，当接收到”结束测量命令”时，能从ＦＰＧＡ取数据并紧接着通过串行口上传给ＰＣ机．（３）定时１．５ｓ喂狗一次（看门狗电路在图２中没有画出）．（４）ＭＣＵ具有程序ＩＳＰ在线下载功能．微控制器ＭＣＵ的功能通过软件实现．３．２软件流程框图为了保证系统的实时性和可靠性，采用基于嵌入式实时操作系统ＲＴＸ５１Ｔｉｎｙ的ＭＣＵ软件设计，并且用Ｃ５１高级语言来编写程序．嵌入式实时操作系统ＲＴＸ５１Ｔｉｎｙ集成在Ｋｅｉｌ肚Ｖｉｓｉｏｎ２６．２０集成开发环境的Ｃ５１编译器中［５】．ＲＴｘ５１Ｔｉｎｙ实时操作系统是德国Ｋｅｉｌ公司开发的一种应用于ＭＣ孓５１系列单片机功能强大的、可用于目前世界上由Ｉｎｔｅｌ８０５１标准内核派生出的很多种增强型微控制器的实时操作系统．ＲＴＸ５１Ｔｉｎｙ短小精悍，只占用９００ｂｙｔｅＲＯＭ、７ｂｙｔｅＤＡ—ＴＡ型及３倍于任务数量的ＩＤＡＴＡ型ＲＡＭ空问，可以很容易地运行在没有扩展外部存储器的单片机系统上．使用ＲＴＸ５１“ｎｙ的用户程序可以访问外部存储器，允许循环任务切换，并且支持信号传递和事件驱动，还能并行地利用中断功能．ＲＴＸ５１“ｎｙ允许”准并行”地同时执行１６个任务［６］．根据ＭＣＵ的软件功能描述，把ＭＣＵ的软件分解为５个任务，具体情况如下．任务ｏ：系统初始化任务．包括串行口的初始化和ＦＰＧＡ中的计数器清零等，启动任务１～任务４，最后删除任务ｏ．任务１：喂狗任务．每隔１．５ｓ喂狗一次．任务２：接收ＰＣ机指令的任务．每隔２０ｍｓ查询一次串行口接收中断标志位ＲＩ，当接收的是”开始测量命令”时，发信号给任务４．当接收的是”结束测量命令”时，发信号给任务３．任务３：上传测量数据任务．等待触发信号，若ＳＩＧＮＡＬ被置位，则从ＦＰＧＡ接收测量数据并通过串行口上传给ＰＣ机．任务４：开始测量任务．等待触发信号，若ＳＩＧＮＡＬ被置位，则启动任务ｏ，系统初始化后开始测量．万 方数据ＭＣＵ的软件流程框图如图４所示，ＭＣＵ的软件用Ｃ５１高级语言编写．图４ＭＣＵ的软件流程框图４ＰＣ机上的应用软件设计４．１应用软件功能描述由前面的论述可知，”２００通道ＡＤ转换器”是通过ＲＳ２３２串行口与外围电路或设备发生联系的，如果”２００通道ＡＤ转换器”与ＰＣ机相连接，那么就要编写ＰＣ机上运行的应用软件．ＰＣ机上应用软件的功能是通过ＲＳ２３２串行口实现与”２００通道ＡＤ转换器”的通信，ＰＣ机能够发送指令给”２００通道ＡＤ转换器”，从而控制”２００通道ＡＤ转换器”的工作，ＰＣ机能够接收”２００通道ＡＤ转换器”上传而来的测量数据，并能够显示、保存、打印测量数据．４．２基于Ⅶ的应用软件设计ＰＣ机上运行的应用软件利用ＭＳＣｏｍｍ６．ｏ控件由ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ６．ｏ开发写成［７］，对串行口的设置情况是：”波特率”为２４００ｂｉｔ／ｓ，无”校验位”，”数据位”为８，”停止位”为１．通信的内容不是很复杂，拟定了一个简单而又能满足系统设计要求的通信协议（该通信协议的具体内容从略）．该应用软件运行后出现如图５所示的人机界面．图５ＰＣ机上应用软件运行后的界面５测试结果与结论根据本设计制作了”２００通道ＡＤ转换器”的实物，通过对制作的实物进行的测试结果表明，本系统完全实现了设计任务所提出的各项功能要求，达到甚至超过了设计任务所提出的技术指标要求，并经工况现场试用表明，系统具有较好的可靠性１２３８电子器件第３０卷该ＡＤ转换器通过ＲＳ２３２串行接口接收控制命令，当接收到”开始测量命令”时，自动完成初始化过程并开始测量；当接收到”结束测量命令”时，该ＡＤ转换器通过ＲＳ２３２串行接口传送测量结果．该ＡＤ转换器能对２００个不确定波形的输入信号进行”脉冲宽度”的测量，测量精度达到ｏ．０１ｍｓ，超过了设计任务所提出的测量精度ｏ．１ｍｓ．该ＡＤ转换器的”脉冲宽度”测量上限是８１．９１ｍｓ，而设计任务说明在正常情况下，输人信号的”脉冲宽度”最大值为８０ｍｓ．非正常情况下”脉冲宽度”可能大于８０ｍｓ，当出现”脉冲宽度”大于８０ｍｓ时，测量结果是一个固定值，该固定值为８１．９１ｍｓ．个方面的原因．一方面，虽然麟的开发是在一定该ＡＤ转换器具有较好的可靠性是基于以下两入到应用系统中时，实际上删是硬件电路，所以的软件平台下完成的，但当Ｈ’ＧＡ的设计完成后被嵌相对于具有ＣＰＵ的电路而言，ＦＰＧＡ电路具有较高的可靠性．另一方面，在本设计中，微控制器ＭＣＵ的软件设计是基于嵌入式实时操作系统ＲＴｘ５１而完成的，并且在硬件电路上设置了看门狗电路，所以本系统中的ＭＣＵ具有较好的抗干扰性能．实际上，本文所论述的是一个具有ＲＳ２３２串行接口的”２００通道ＡＤ转换器”，是基于ＦＰＧＡ和ＭＣＵ而设计的．ＦＰＧＡ芯片是一种新型电子器件，在现代电子系统中得到了越来越广泛的应用．就目前的技术发展状况而言，将微处理器（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓ—ｓｏｒ）嵌入ＦＰＧＡ需要消耗较多的资源，对一些门数万 方数据较少的ＦＰＧＡ来说是不可能的．在未来一段较长的时间内，人们将更多地采用微控制器ＭＣＵ与ＦＰ—ＧＡ相结合的方法设计电子系统．在由微控制器ＭＣＵ与ＦＰＧＡ相结合的电子系统实现方案中，微控制器ＭＣＵ主要负责键盘、显示、计算、通信、控制和系统的协调，而ＦＰＧＡ主要负责高速、高精度和高稳定性等技术指标的实现，也就是说，由微控制器ＭＣＵ负责系统功能上的设计，ＦＰＧＡ负责系统的技术指标上的实现．所以，在现代电子系统设计中，采用基于ＦＰＧＡ和ＭＣＵ的设计方案是一种比较好的选择．参考文献：［１］欧伟明，周春临，瞿遂春．电子信息系统设计［Ｍ］．西安：西安电子科技大学出版社，２００５，第３章：５５—５９．［２］万太福，唐贤水．可编程序控制器及其应用［Ｍ］．重庆：重庆大学出版社，１９９４，第三章：２５—２６．［３］韦建敏，杨永明，郭巧惠．基于ＦＰＧＡ的实时心电信号处理系统设计［Ｊ］．电子器件，２００５，２８（３）：５８１—５８３．［４］潘松，黄继业．ＥＤＡ技术实用教程［Ｍ］．北京：科学出版社，２００２，第２章：２７—２９．［５］徐爱钧，彭秀华．Ｋｅｉｌｃｘ５１Ｖ７．ｏ单片机高级语言编程与肛ｖｉｓｉｏｎ２应用实践［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２００５，第１２章：６６４—６９６．［６］ＫＥ工Ｌｓｏｆｔｗａｒｅ，Ｉｎｃ．《ＲＴｘ５１Ｒｅａｌ—ｔｉｍｅＫｅｍｅｌ》［ＥＢ／ｏＬ］．ｈｔ—ｔｐ：／／ｖｎｖｗ．ｋｅｉｌ．ｃｏｍ／ｒｔｘ５１，２００４．［７］蔡怀宇，黄战华，孙达志，等．Ｐｃ机与多台单片机并行通信接口的设计［Ｊ］．计算机应用研究，２００３，２０（２）：６６—６９．基于FPGA和MCU的200通道A/D转换器的设计
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
欧伟明， OU Wei-ming
湖南工业大学,电气与信息工程学院,湖南,株洲,412008电子器件
CHINESE JOURNAL OF ELECTRON DEVICES2007,30(4)1次
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