FPGA開發(fā)外設(shè)子板模塊電路設(shè)計
出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2015-06-09 13:47:02
FPGA(Field-Programmable Gate Array),即現(xiàn)場可編程門陣列,它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專用集成電路(ASIC)領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的,既解決了定制電路的不足,又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。FPGA的開發(fā)相對于傳統(tǒng)PC、單片機的開發(fā)有很大不同。FPGA以并行運算為主,以硬件描述語言來實現(xiàn);相比于PC或單片機(無論是馮諾依曼結(jié)構(gòu)還是哈佛結(jié)構(gòu))的順序操作有很大區(qū)別,也造成了FPGA開發(fā)入門較難。目前國內(nèi)有的FPGA外協(xié)開發(fā)廠家,開發(fā)展基本電路如下:蜂鳴器電路如圖3.47所示。FM信號由FPGA的I/O口控制。當FM為高電平時,Q1的BE導(dǎo)通,則CE導(dǎo)通,蜂鳴器的5V和GND形成回路,發(fā)出聲音。當FM為低電平時,Q1的BE斷開,則CE斷開,蜂鳴器的5V和GND斷開,因此沒有電流流過蜂鳴器,蜂鳴器便不發(fā)聲。在后面的實驗中,我們可以使用PWM信號,即以固定的時高時低的電平控制Q1的導(dǎo)通與否,然后達到蜂鳴器的時斷時開,人耳聽到的便是不同頻率的聲響。

圖3.47蜂鳴器驅(qū)動電路
8個LED指示燈的電路如圖3.48所示,他們公共端接電源3.3V,另一端連接FPGA的I/O口。若輸出高電平,LED熄滅;若輸出低電平,則LED點亮。這8個LED的接口是與數(shù)碼管的段選信號復(fù)用的。

圖3.48 8個LED指示燈電路
3位的撥碼開關(guān)電路如圖3.49所示。

圖3.49撥碼開關(guān)電路
如圖3.50,我們可以對照實物,默認3個撥碼開關(guān)應(yīng)該都是撥向左側(cè)(即1、2、3標記側(cè)),在電路圖上就是VCC3.3上拉一側(cè)。就是說,默認情況下,3個連接FPGA的I/O口的信號SW_MODE1、SW_MODE2、SW_MODE3均為高電平。若撥碼開關(guān)被撥到右側(cè)(即標記ON側(cè)),則采集到的輸入就是低電平了。

圖3.50撥碼開關(guān)實物照片
數(shù)碼管電路如圖3.51所示。SEG_CS0、SEG_CS1、SEG_CS2、SEG_CS3這4個信號對應(yīng)控制數(shù)碼管4位顯示的片選信號,低電平有效,若4個片選信號都為0,則4位數(shù)碼管都能點亮顯示。LED0-7則也被復(fù)用為數(shù)碼管的段選信號,控制一個數(shù)碼管的對應(yīng)段LED的亮滅狀態(tài),這一組信號對于4位的數(shù)碼管是共用的。在實際控制時,我們一般會分時點亮需要顯示的各個位數(shù)碼管,只要時間控制得合理,人眼是很容易被“蒙騙”的,我們很容易就能看到4個不同的數(shù)字顯示在數(shù)碼管上。

圖3.51數(shù)碼管驅(qū)動電路
A/D芯片的電路如圖3.52所示。它通過一個單向(從A/D芯片到FPGA)數(shù)據(jù)傳輸?shù)腟PI接口與FPGA相連。FPGA通過這組SPI接口讀取當前模擬電壓值。為了得到不同的模擬電壓值,我們的板子在A/D芯片的模擬輸入端設(shè)置了一個3.3V的分壓電阻,當跳線帽連接了P3的1-2引腳時,調(diào)節(jié)可變電阻R24的阻值便能改變當前A/D采樣的數(shù)據(jù)。跳線帽若連接P3的2-3引腳,則AD芯片的輸入模擬電壓來自于D/A芯片的當前輸出。

圖3.52 A/D芯片驅(qū)動電路
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