标签: ad采集

基于 Xines 广州星嵌 OMAPL138DSP+ARM+FPAGA硬件平台、毫米波雷达平台以及大疆的无人机平台,开发了一套将毫米波雷达与单目视觉相融合的无人机自主避障演示系统;并利用该无人机自主避障演示系统做了避障飞行实验,初步验证了融合方案在无人机自主避障飞行中的可行性。 框架解析： 前端由 Xilinx Spartan-6 XC6SLX16/45 FPGA采集AD数据，AD数据通过uPP或者EMIF总线传输至OMAP-L138的DSP。 数据被 DSP处理之后，通过DSPLINK或者SYSLINK双核通信组件被送往ARM，用于应用界面开发、网络转发、SATA硬盘存储等应用。 OMAP-L138的DSP或者ARM根据处理结果，将得到的逻辑控制命令送往FPGA，由FPGA控制板载DA实现逻辑输出。 （ 1） 高速数据采集前端部分由Xilinx Spartan-6 XC6SLX16/45 FPGA同步采集AD模拟输入信号，可实现对AD数据进行预滤波处理，另外一路DAC可输出任意幅值和任意波形的并行DA数据。 （ 2） 高速数据传输部分由uPP、EMIF、SPI和I2C通信总线构成。大规模吞吐量的AD和DA数据，可通过uPP总线在DSP和FPGA之间进行高速稳定传输；DSP可通过EMIF总线对FPGA进行并行逻辑控制和进行中等规模吞吐量的数据交换；ARM可通过SPI和I2C对FPGA端进行初始化设置和参数配置。 （ 3） 高速数据处理部分由DSP核和算法库构成。可实现对AD和DA数据进行时域、频域、幅值等信号参数进行实时变换处理（如FFT变换、FIR滤波等）。 （ 4） DSP+ARM双核通信部分由DSP核、ARM核和DSPLINK/SYSLINK双核通信组件构成。通过内存共享方式，实现DSP和ARM双核之间的数据交换和通信。 （ 5） 数据显示存储拓展部分由ARM核、图形显示、网络和SATA硬盘等部分构成。通过ARM的应用界面可实时显示AD和DA的时域和频域波形；并可实现大数据存储和远程网络通信。 1.1.1 OMAP-L138+FPGA 评估 板资源图 图 4 OMAP-L138+FPGA三核高速数据采集处理资源图 1.1.2 评估板简介 基于 TI OMAP-L138（定点/浮点 DSP C674x+ARM9）+ Xilinx Spartan-6 FPGA处理器； OMAP-L138 FPGA 通过uPP、EMIFA、I2C总线连接，通信速度可高达 228MByte/s； OMAP-L138主频456MHz，高达3648MIPS和2746MFLOPS的运算能力； FPGA标配为Spartan-6系列芯片XC6SL16，可升级至XC6SL45； 开发板引出丰富的外设，包含 SATA、SD、USB OTG、USB HOST、UART、双网络（1个千兆 FPGA端 、 1个百兆 DSP端 ）、 ADC、DAC、DSP RS485/422、FPGA RS485、FPGA CAN、DSP RS232、FPGA RS232、RTC、 LCD ， 引出了 MCASP、MCBSP、uPP、 SPI、 EMIFA、 I2C等接口，方便用户扩展。 DSP+ARM+FPGA三核核心板，尺寸为 72 mm* 44 mm，采用工业级B2B连接器，保证信号完整性； 支持裸机、 SYS/BIOS 操作系统、Linux 操作系统。 图 1 开发板 正面 图 图 2 开发板侧视图 XQ138F-EVM 是一款基于 广州星嵌 SOM-XQ138F 核心板设计的开发板，采用沉金无铅工艺的 4层板设计，它为用户提供了 SOM-XQ138F 核心板的测试平台，用于快速评估 SOM-XQ138F 核心板的整体性能。 SOM-XQ138F 核心板 采用沉金无铅工艺的 8 层板设计 ， 引出 CPU全部资源信号引脚，二次开发极其容易，客户只需要专注上层应用，大大降低了开发难度和时间成本，让产品快速上市，及时抢占市场先机。不仅提供丰富的 Demo 程序，还提供详细的开发教程，全面的技术支持，协助客户进行底板设计、调试以及软件开发。 1.1.3 典型运用领域 数据采集处理显示系统 智能电力系统 图像处理设备 高精度仪器仪表 中高端数控系统 通信设备 音视频数据处理 图 3 典型应用领域 1.1.4 OMAP-L138+FPGA 评估 板简介 广州星嵌 设计的 XQ138F-EVM 是一款 DSP+ARM+FPGA三核高速数据采集处理开发板，适用于电力、通信、工控、医疗和音视频等数据采集处理领域。 此设计采用 OMAP-L138+Spartan-6平台，其中OMAP-L138是德州仪器（TI）低功耗高性能浮点DSP C6748+ARM9双核处理器，而Spartan-6是赛灵思（Xilinx）平台升级灵活、性价比极高的FPGA处理器。此设计通过OMAP-L138的uPP、EMIF等通信接口将两个芯片结合在一起，而OMAP-L138内部的DSP和ARM通过DSPLINK/SYSLINK进行双核通信，实现了需求独特、灵活、功能强大的DSP+ARM+FPGA三核高速数据采集处理系统。 1.1.5 Xilinx Spartan-6 FPGA和TI OMAP-L138通信实现 图 5 FPGA与OMAP-L138通信 框图 图 6 OMAP-L138 +FPGA核心板 高速通信总线 ——uPP uPP（Universal Parallel Port）是OMAP-L138 CPU颇具特色的高速并行数据传输总线，可以单独发送和接受数据，也可以同时接收和发送数据，常用于和FPGA以及其他并口设备数据传输。 OMAP-L138的uPP 共有2个通道（通道A和通道B），共有32位数据线，控制简单，配置灵活，数据吞吐量大。uPP时钟速率可高达处理器时钟速率的一半，对于在456MHz下运行的OMAP-L138处理器，uPP单通道吞吐量理论值可高达228MB/s。 1.1.6 TI OMAP-L138的DSP和ARM双核通信实现 图 6 OMAP-L138 DSP+ARM双核通信原理 基本原理 TI官方的DSPLINK/SYSLINK双核通信组件提供了一套通用的API，从应用层抽象出ARM与DSP的物理连接特性，从而降低用户开发程序的复杂度。其中DSPLINK使用DSP/BIOS操作系统，SYSLINK使用SYS/BIOS操作系统，SYSLINK属于DSPLINK的新版本双核通信组件。 在 ARM和DSP的双核通信开发中，ARM端运行HLOS操作系统（一般是Linux），DSP端运行RTOS实时操作系统（一般是DSP/BIOS或者SYS/BIOS），双核主频456MHz。 优势 （ 1） SOC片上DSP+ARM架构可实现稳定的双核通信，缩短了双核通信开发时间。 （ 2） DSPLINK/SYSLINK双核通信组件突破了双核开发瓶颈，节约了研发成本。 （ 3） SOC上的DSP和ARM架构简化了硬件设计，降低了产品功耗和硬件成本。

本文档适用开发环境： Windows开发环境：Windows 7 64bit、Windows 10 64bit Linux Processor SDK：ti-processor-sdk-linux-rt-am57xx-evm-04.03.00.05 RTOS Processor SDK：ti-processor-sdk-rtos-am57xx-evm-04.03.00.05 CCS：CCS7.4 本案例主要是通过GPMC接口采集AD7606或ADS8568模块输入的AD信号，由DSP端对AD信号进行FFT处理，并由ARM端对AD信号进行Qt波形绘制、数据保存等，其中使用到的测试板卡为创龙科技的TL570x-EVM工业开发板。 创龙科技TL570x-EVM是一款基于TI Sitara系列AM5708 ARM Cortex-A15 + 浮点DSP C66x处理器设计的异构多核SoC评估板，由核心板和评估底板组成。典型应用在运动控制、工业PC、机器视觉、智能电力、视频监测等领域。 核心板经过专业的PCB Layout和高低温测试验证，稳定可靠，可满足各种工业应用环境。开发板接口资源丰富，引出双路PRU百兆网口、千兆网口、USB 3.0、CAMERA、GPMC、HDMI、 PCIe等接口，方便用户快速进行产品方案评估与技术预研。 接下来给大家分享案例编译和ARM(Host)端、DSP(Slave)端）的关键代码部分， 案例编译 请按照IPC异构多核开发手册搭好建基于Linux的IPC开发环境，并使能环境变量，然后按照如下方法编译案例。 将案例目录拷贝到Ubuntu，并将lib目录下的QWT库文件压缩包libqwt-6.1.3.tar.gz解压到lib目录下。 图 31 进入src目录并打开products.mak文件，根据实际情况配置libqwt-6.1.3的目录路径。 Host# vim products.mak 图 32 图 33 修改完毕后保存退出，执行如下命令加载Linux Processor SDK环境变量，编译程序并安装程序镜像文件。 Host# source /home/tronlong/ti-processor-sdk-linux-rt-am57xx-evm-04.03.00.05/linux-devkit/environment-setup Host# make -j 8 && make install 图 34 命令执行完毕后，将在“install/tl-gpmc-ad-fft/debug/”目录下生成ARM端和DSP端可执行文件，分别为 app_host和server_dsp1.xe66。 图 35 关键代码 ARM(Host)端关键代码 图 36 Qt程序框架 解析命令行参数，并显示Qt主窗口。 图 37 host/main.cpp 申请CMEM共享内存空间，并转换为实际物理地址。在共享内存空间中申请两个Buffer空间，分别用于存放AD信号时域数据和经FFT处理的频域数据。申请的两个Buffer空间的内存地址将会发送至DSP端，DSP端将一个通道的AD信号时域数据和经FFT处理的频域数据存放在Buffer空间。 图 38 host/app.c 发送App_CMD_SETUP消息类型至DSP端，该消息携带申请好的Buffer空间物理地址等信息，并等待DSP端返回消息。 图 39 host/app.c 图 40 host/app.c 发送App_CMD_TEST消息类型至DSP端，该消息主要通知DSP端进行AD信号采集。DSP端每次采集512个点，并保存AD信号时域数据和经FFT处理的频域数据。该消息还携带loop_times参数，已设置为8。DSP端每循环8次，即采集并处理8x512=4096个点后返回消息至ARM端。 当运行“./app_host 0x01000000 6 10000 /home/root 7606 ”命令时，程序循环次数设置为10000，则总采样点个数为：4096*10000=40960000。 图 41 host/app.c 发送App_CMD_SHUTDOWN信息类型至DSP端，通知DSP端结束程序的运行，并等待DSP端返回消息。 图 42 host/app.c Qt App线程接收到DSP端的通知后，通过信号槽通知主线程绘制波形。 图 43 host/app_thread.cpp 分别绘制时域波形和频域波形。 图 44 host/plot.cpp 将时域和频域数据写入文件。 图 45 host/file.cpp DSP(Slave)端关键代码 监听slaveQue消息队列，等待ARM端发送消息。 cmd”参数来判断不同的消息类型，从而进入相应的处理函数。处理结束后，返回消息至ARM端。 图 46 dsp1/Server.c 响应ARM端发送的App_CMD_SETUP消息类型，调用ad_init和ad_test_init初始化函数。 图 47 dsp1/Server.c ad_init()主要实现Timer、GPIO、GPMC等和AD芯片硬件相关的程序初始化。 图 48 dsp1/ad_test.c 图 49 dsp1/ad_test.c ad_test_init()主要用于程序运行环境的准备，如信号量、内存申请、EDMA3初始化、FFT初始化等。 图 50 dsp1/ad_test.c 程序通过EDMA GPIO event方式采集AD信号。 定时器创建后，将以固定的时间间隔进入定时器中断服务函数。在中断服务函数中通过CONVST引脚触发AD信号采集来控制采样频率。每次采集转换完成后，AD芯片的Busy引脚将触发GPIO2的下降沿中断，从而触发EDMA传输。 图 51 dsp1/ad_test.c EDMA传输完成后，将进入EDMA中断服务函数。在中断服务函数中统计采样点个数，当采样点个数达到ADC_SAMPLING_FFT_NUM(512)个后，将置位信号量，通知任务进行数据处理。 图 52 dsp1/ad_test.c DSP端响应ARM端发送的App_CMD_SETUP消息类型，调用ad_test()进行数据处理。 使能定时器，使定时器按固定周期触发AD信号采集。 阻塞等待信号量置位，信号量置位后，对数据进行保存、FFT运算等操作。 备注： 测试采集周期为6us，采集满ADC_SAMPLING_FFT_NUM(512)个点后置位信号量，通知任务进行数据处理，所以设置Semaphore_pend超时时间为10ms，若用户设置采集周期过长，如60us，则采集满512个点需60 * 512 = 30.72ms，则需要对应增加下图Semaphore_pend超时时间。 图 53 dsp1/ad_test.c 图 54 dsp1/ad_test.c 补充说明 程序默认使用GPTimer6定时器以固定时间间隔触发AD模块的采集信号，控制AD模块进行采集转换。如需更换为其他定时器，请按照如下方法进行修改。 ① 修改dsp1/ad_test.c文件，唤醒指定定时器的时钟。 图 55 ② 修改dsp1/Dsp1.cfg文件，timerSetting 代表为timer6，可修改为用户指定定时器。8代表绑定定时器中断至CPU Int8，该编号一般无需改动。 图 56 ③ 修改dsp1/ad_test.c文件，下图中的Timer_create()的参数5可修改为用户指定的定时器。 图 57 程序使用DSP端初始化GPMC总线，并设置GPMC时序。可查看dsp1/ad_test.c中的gpmc_init()的GPMC配置方式与时序参数。 图 58 图 59 好了，本期的案例分享就到这里了，想要查看关于TL570x-EVM开发板（异构多核SoC）的规格书，详细参数资料更多内容，欢迎评论区留言。

目 录 1 ————案例功能 2 ————操作说明 2.1 ————硬件连接 2.2 ————案例测试 2.3 ————使用CCS查看信号波形 2.3.1 ————加载Symbols信息表 2.3.2 ————查看时域波形 2.3.3 ————查看频域波形 3 ————案例编译 4 ————关键代码 4.1 ————ARM(Host)端关键代码 4.2 ————DSP(Slave)端关键代码 本文档适用开发环境： Windows开发环境：Windows 7 64bit、Windows 10 64bit Linux Processor SDK：ti-processor-sdk-linux-rt-am57xx-evm-04.03.00.05 RTOS Processor SDK：ti-processor-sdk-rtos-am57xx-evm-04.03.00.05 CCS：CCS7.4 本案例主要是通过GPMC接口采集AD7606或ADS8568模块输入的AD信号，由DSP端对AD信号进行FFT处理，并由ARM端对AD信号进行Qt波形绘制、数据保存等，其中使用到的测试板卡为创龙科技的TL570x-EVM工业开发板。 创龙科技TL570x-EVM是一款基于TI Sitara系列AM5708 ARM Cortex-A15 + 浮点DSP C66x处理器设计的异构多核SoC评估板，由核心板和评估底板组成。典型应用在运动控制、工业PC、机器视觉、智能电力、视频监测等领域。 核心板经过专业的PCB Layout和高低温测试验证，稳定可靠，可满足各种工业应用环境。开发板接口资源丰富，引出双路PRU百兆网口、千兆网口、USB 3.0、CAMERA、GPMC、HDMI、 PCIe等接口，方便用户快速进行产品方案评估与技术预研。 案例功能 AM570x DSP端使用EDMA通过GPMC接口采集AD7606或ADS8568模块8通道的AD信号，同时由DSP端对其中6通道的AD信号进行FFT处理，最后将8通道时域数据和经FFT处理的6通道频域数据保存到DSP端L2SRAM中，可通过仿真器与CCS软件查看对应通道的时域波形和频域波形。 程序保存通道0的时域数据和经FFT处理的频域数据至CMEM（共享内存）空间，通过IPC组件通知ARM端读取该通道的时域数据和频域数据，使用Qt在LCD显示屏上进行波形绘制，最后将数据保存到文件中。 本案例默认配置AD7606模块采样周期为6us，即采样率约为167KHz；配置ADS8568模块采样周期分别为5us，即采样率为200KHz。程序工作流程图如下所示： 图 1 操作说明 硬件连接 将Tronlong的TL7606I(AD7606)模块或TL8568I(ADS8568)模块插入评估板GPMC扩展接口，并对模块进行独立供电。TL7606I模块使用5V电源供电，J1跳线帽连接到0，使用±5V量程。TL8568I模块使用12V电源供电，软件已配置为±12V量程。 将模块的待测输通道正确连接信号发生器，信号发生器输出频率为4KHz、峰峰值为2Vpp（即幅值为1V）的正弦波信号。待测信号电压请勿超过模块量程，否则可能会导致模块损坏。评估板接入LCD显示屏，并通过仿真器连接到PC机。硬件连接示意图如下： 图 2 TL7606I模块硬件连接示意图 图 3 TL7606I模块硬件连接示意图 图 4 TL8568I模块硬件连接示意图 案例测试 案例位于产品资料“4-软件资料\Demo\rtos-examples\tl-linux-ipc-examples\tl-gpmc-ad-fft\”目录下，案例目录说明如下。 图 5 表 1 bin目录 app_host ARM端可执行文件 load-firmware.sh DSP端可执行文件运行脚本 server_dsp1.xe66 DSP端可执行文件 lib目录 libqwt-6.1.3.tar.gz QWT库压缩包 src目录 dsp1目录 存放DSP端源码和配置文件等 host目录 存放ARM端源码和配置文件等 ludev目录 存放共享内存库源码和镜像文件等 shared目录 存放多核共用代码定义相关文件 makefile 顶层Makefile文件，用于构建整个案例程序 products.mak 顶层配置文件，用于配置编译环境 由于本案例需依赖 QWT库文件，因此请将libqwt-6.1.3.tar.gz压缩包解压，并将解压目录中的lib目录下的libqwt.so、libqwt.so.6、libqwt.so.6.1、libqwt.so.6.1.3此四个QWT库文件拷贝到 文件系统“/usr/lib/”目录下。同时将bin目录下的app_host、server_dsp1.xe66、load-firmware.sh此三个文件拷贝到评估板文件系统同一个目录下。 图 6 Linux内核预留0xa0000000~0xac000000(192MByte)内存作为CMEM共享内存，案例使用0xa0000000~0xa0008000(32KByte)内存进行测试，此32KByte内存划分为2个16KByte (0x4000,16384)池空间，分别用于存放模块通道0的时域数据和频域数据。 进入评估板文件系统执行如下命令。 备注： 由于 CMEM共享内存地址空间已超过512MByte，故如下测试仅支持DDR3不小于1GByte的评估板。 Target# /etc/init.d/matrix-gui-2.0 stop //关闭Matrix界面程序 Target# pkill ti-mctd //禁用ti-mctd服务，避免cmemk驱动卸载失败 Target# rmmod cmemk //卸载cmemk驱动 Target# modprobe cmemk phys_start=0xa0000000 phys_end=0xa0008000 pools=2x16384 //划分2个16KByte池空间 Target# cat /proc/cmem //查看CMEM配置 图 7 图 8 进入 app_host、server_dsp1.xe66、load-firmware.sh文件所在目录并 执行如下命令，运行DSP端程序。 Target# ./load-firmware.sh 图 9 执行如下命令可查看ARM端程序参数说明。 Target# ./app_host -h 图 10 执行如下命令，运行ARM端程序。 Target# ./app_host 0x01000000 6 10000 /home/root/ 7606 命令参数说明： 0x01000000 ：指定GPMC片选首地址，使用的GPMC片选为CS0。 6 ：指定信号采集周期（单位：us）。TL7606I模块设置为6，TL8568I模块设置为5。 10000 ：指定采集循环次数。 /home/root/ ：指定模块通道0的时域数据和频域数据的保存路径。时域数据保存文件为ad_raw_data.txt，频域数据保存文件为ad_fft_data.txt。 7606 ：指定模块型号。TL7606I模块设置为7606，TL8568I模块设置为8568。 图 11 TL7606I模块运行命令 图 12 TL8568I模块运行命令 程序运行后，即可在LCD显示屏上看到通道0的时域波形和频域波形。 图 13 时域波形 图 14 频域波形 使用CCS查看信号波形 在程序运行过程中可使用CCS软件查看存储在DSP端L2SRAM中的时域和频域波形。 加载Symbols信息表 进入 app_host、server_dsp1.xe66、load-firmware.sh文件所在目录 执行如下命令，运行DSP端程序。 Target# ./load-firmware.sh 驱动默认配置DSP端的电源控制模式为auto-suspend（自动休眠），当DSP端处于休眠状态时，CCS将无法连接DSP端。 请执行如下命令设置电源控制模式为on，禁用auto-suspend模式。 Target# /sys/bus/platform/devices/40800000.dsp/power/control 请执行如下命令禁用错误恢复功能，避免发生错误时系统自动重启DSP端，干扰调试。 Target# /sys/kernel/debug/remoteproc/remoteproc2/recovery 请执行如下命令，运行ARM端程序（以TL7606I模块为例）。 Target# ./app_host 0x01000000 6 10000 /home/root/ 7606 图 15 打开CCS，创建仿真配置文件后进入Debug界面，右键点击“Connect Target”连接DSP端，如下图所示。连接后DSP端程序将会暂停运行，请点击 按键恢复运行。 图 16 Load Symbols...”加载案例bin目录下的server_dsp1.xe66镜像文件导入Symbols信息表。 备注： 请确保加载的server_dsp1.xe66文件与当前DSP端运行的是同一个镜像文件，否则可能导致符号地址不一致以及仿真运行错误。 图 17 图 18 查看时域波形 Memory Browser”，在弹出界面的搜索栏搜索ch_raw_buffer数组，该数组存放时域数据，搜索结果如下图所示。ch_raw_buffer数组包含8个地址，从左到右分别对应存放通道0至7时域数据的起始地址，例如0x00828EA0为存放通道0时域数据的起始地址。 图 19 Single Time”，如下图所示。 图 20 在弹出界面中按照下图内容进行配置，然后点击OK，即可查看AD信号的时域波形。 图 21 表 2 Acquisition Buffer Size 从Start Address开始读取的数据长度 Dsp Data Type 读取的数据类型 Start Address 从Start Addres开始读取数据 Display Data Size 显示的数据长度（即将多少个采样点的数据进行显示，该数值不能大于Acquisition Buffer Size） 图 22 程序已将8通道的时域数据保存到DSP端L2SRAM，如需查看其他通道波形，请按照上述方法打开对应通道地址查看即可。 本次使用TL7606I模块进行测试，在上图中可看到通道0的时域波形，波形的幅值约为6796。从CCS看到的波形值为AD芯片内部寄存器保存的数字量，从AD7606和ADS8568的芯片数据手册得到的换算公式均为：数字量=待测量/量程*32768，则AD信号实际幅值=数字量*量程/32768=6796*5V/32768=1.04V，与信号发生器的1V标称值接近。 查看频域波形 Memory Browser”，在弹出界面的搜索栏搜索ch_fft_buffer数组，该数组存放频域数据，搜索结果如下图所示。ch_fft_buffer数组包含8个地址，从左到右分别对应存放通道0至7频域数据的起始地址，例如0x008292A0为存放通道0频域数据的起始地址。 备注： 由于受处 理器的性能限制，程序默认只对通道0~5进行FFT处理，因此ch_fft_buffer数组未存放通道6和7频域数据。 图 23 Single Time”，如下图所示。 图 24 在弹出界面中按照下图内容进行配置，然后点击OK，即可查看AD信号的频域波形。 图 25 表 3 Acquisition Buffer Size 从Start Address开始读取的数据长度 Dsp Data Type 读取的数据类型 Index Increment 索引增量（即每个采样点数据序号的相差值，由于FFT数据以复数形式存储，只取复数中的实部进行显示，因此设置成2，隔点取值显示） Start Address 从Start Addres开始读取数据 Display Data Size 显示的数据长度（即将多少个采样点的数据进行显示，该数值不能大于Acquisition Buffer Size） 图 26 点击菜单栏放大按钮进行放大查看，点击 打开游标工具，再点击X-Axis可查看到信号存在，如下图所示。 图 27 程序已将6通道的频域数据保存到DSP端L2SRAM，如需查看其他通道波形，请按照上述方法打开对应通道地址查看即可。 本次使用TL7606I模块进行测试，在上图中可看到通道0的频域波形在第12个点存在信号。程序命令已设置每6us触发一次TL7606I模块的CONVST/GPIO5 引脚进行AD信号采集。 图 28 图 29 在程序运行过程中使用示波器通过测量CONVST/GPIO5 引脚，测得信号实际采集周期为5.720us，即信号实际采样率为174.8KHz。 图 30 与设定的6us存在一定误差的原因主要有如下两点： 程序使用的GPTimer6定时器的精度存在误差，并受系统延时影响。 GPIO引脚电平翻转存在约100ns的时延。如选择专用的定时器输出引脚作为触发信号，可降低时延。 =0)，参数解析如下表。 表 4 Fn 采样频率 n 存在信号的点 Fs 信号采样率 N 信号采样长度 可得出实际的采样频率Fn=12*(174.8KHz/512)=4.0969KHz，与信号发生器的4KHz标称值接近。 到这里，案例功能和操作的基本说明，包括硬件连接与案例测试、如何使用CCS查看信号波形部分就介绍到这里，想要查看案例编译和ARM(Host)端、DSP(Slave)端的关键代码，请看下篇文章，感谢关注，欢迎点赞或评论区留言！

最近由于毕业论文的事，小编是忙的不可开交，今天抽出点时间写篇文章，冒个泡，以防大家把我给遗忘了，哈哈哈哈~ 言归正传，今天我们的任务是通过FPGA控制TLC549模数转换芯片（ADC）采集直流电压值，并把采集到的电压值在动态数码管上显示出来。 首先我们看看AD采集的电路原理图。动态数码管部分的电路图之前已经介绍过，大家可查看之前的信息。 诺，这就是原理图，是不是很简单，就一个TLC549芯片和两个上拉电阻，再什么也没有，也是简单的不能再简单了。既然原理图中用到了TLC549芯片，那么我们找找这个芯片的数据手册，看看手册中对这个芯片是怎么描述的。 从这两幅图中我们可以看出来，TLC549是一个8位的CMOS模数转换芯片（ADC），其与微控制器之间是SPI通信。我们从第二幅图中可以看出来，在读数据的时候，首先将CS信号拉低，然后8位数据的最高位在时钟的低电平期间可读出来，剩下的6位数据在时钟的下降沿输出。并且从图中可以看出来，TLC549的最大IO CLOCK的频率不超过1.1MHz。 既然通过数据手册知道了TLC549芯片的特性，下面我们开始编写TLC549驱动模块的FPGA程序，在编写程序的时候，我们需要考虑以下几个问题： 1，TLC549芯片是串行通信，那么读数据时序怎么产生？ 2，如何控制TLC549芯片开始采集数据？ 3，如何判断TLC549芯片数据采集完成？ 4，采集完成的数据以什么方式传递给下一个模块？ 对上面这几个问题，小编试着给大家分析分析，如有不对，请大家多多指正哟~ 这四个问题对于学过的单片机同学不难，用个for循环再加个延时函数就完成的事，可是在FPGA中不是这么简单。FPGA是纯数字电路，对于以上四个问题，我们需要已电路的知识来解决。 首先，对于读数据的时序，我们通过状态机的方式来实现，第一个状态时钟线拉高，第二个状态时钟线拉低，依次循环下去，可得到这个时序。对于开始采集数据的控制，我们用一根start信号线来控制，给TLC549驱动模块一个start信号，该模块接收到start信号之后，开始读数据，读完数据之后用一根ready信号线来指示数据读取完成，下一个模块接收到该ready信号时，开始读取TLC549驱动模块得到的8位数据，该数据以并行的方式传递给下一个模块。 已上是解决这四个问题的思路，下面我们贴出该驱动模块的电路符号图，由于该部分代码过长，就不全部贴出来了，感兴趣的同学可以给小编发信息，小编会把全部工程文件发给你哟~，小编的微信公众号是“xiaomage_group”。 下图是用示波器捕捉到的实际波形，从图中可以看出时钟信号的频率为500kHz，满足时序要求。 我们将从TLC549中得到的8位数据进行处理，转换成实际的电压值并显示出来。首先将该数据扩大100倍，然后分离出百位、十位、各位，将分离出的数据在动态数码管上显示出来，在显示的过程中，将小数点加在百位后面，此时数码管上显示的数据即为实际的电压值。 下图为控制模块的电路符号图，控制模块实现了对TLC549开始转换数据的控制以及查询是否采集完成，并把采集到的数据进行处理。 由于该系统的所有代码过于太长，所以不一一全部贴出来了，下面只贴出整个系统的框图。再次强调一下，感兴趣的同学可以给小编发信息，小编会把全部工程文件发给你哟~，小编的微信公众号是“xiaomage_group”。 这就是整个系统的框图，所有的电路符号的电气连接都在这里。 程序设计完毕之后，下面我们将程序下载入FPGA电路板中，看看实际的效果怎么样，会不会将实际的电压在数码管上显示出来。 通过图片的展示，可以看出我们该设计最终完成了当初的设计要求，实现了相应的功能，小编也是很开心啊，哈哈哈哈~ 更多详细内容请大家关注微信公众号“xiaomage_group”查看哟~

        AD7760是一款高速24bitAD采集芯片，采样率为78.125k-2MHz，在78.125k采样率下的动态范围120dB。我用cyclone3 FPGA控制，由于AD7760采用2.5V数字供电，故使用2.5V电源作为该FPGA bank的供电电源。         芯片电源很多，尽量按照期间手册和参考电路板上的要求供电、布线（磁珠，三端电容器尽量按照手册要求），一定要用干净的模拟电源供电，芯片底部有接地焊盘，手工焊的话可以在底部打大点的孔，从底部补上锡就行了。          看器件手册好像时钟抖动要求比较高，之前一直比较怀疑我的电路，后来发现担心是多余的，用40M的有源晶振和一个与门就OK了，时钟质量很好。         AD7760输入为查分信号，所以，一般调理后的单端信号，要通过AD8021进行单端转查分，否则会影响信号质量。而且AD8021周围的元件参数一定要非常精密，0.1%。         ADI官方有相应的Verilog例程，拿过来就可以用，上层的控制逻辑可以根据需要精简一下。实际测了一下采集精度，用signal stap II抓数据看了一下，在78.125k采样率下，基本能保证18位多的采集精度，虽然和器件手册上说的120dB有2bit的差距，但在如此高采样率下已经相对比较理想了。         AD采集模块和Nios II CPU的接口采用FIFO，CPU读取FIFO的数据，做一些校准、波形显示，FFT变换之类的工作。同时AD采集模块的数据经过FIFO送至USB控制模块，将高速数据直接发送至PC机（这一模块块尽量避免使用CPU，否则会大大加重CPU的负担）。CPU仅仅用来配置USB通道和发送很少的校准数据。        AD7760比较好的一个功能就是内部集成了FIR滤波器，用户可以根据需要配置滤波器的参数，比如高通、低通、带通滤波器，这一功能比较高级，目前还没试。我的想法是在下面计算好一些滤波参数，根据不同的需要选择相应的滤波器参数下载进去。这样会取得更好的数据精度。