单片机和FPGA相结合的低频数字相位设计论文

1 引言本设计采纳单片机和 FPGA 相结合的电路实现方案。考虑到 FPGA 具有集成度高，I/O资源丰富，稳定可靠，可现场在线编程等优点，而单片机具有很好的人机接口和运算控制功能，所以采纳 FPGA 和单片机相结合，构成整个系统的测控主体。自 1985 年 Xilinx 公司推出第一片现场可编程逻辑阵列(FPGA)至今，FPGA 已经成为当今电子设计应用市场上首选的可编程逻辑器件之一。从航空航天到数字信号处理，再到汽车家电等消费领域，无处不见 FPGA 的身影。而且，随着微电子等工艺的进步，FPGA器件本身的性能逐年在提高，使得 FPGA 器件与其他同类器件相比更有竞争力。在这个各类电子设计器件百花齐放的时代，宽阔消费者需要对这些电子设计器件有个更深化地了解，从而为自己的科研学习或工业生产选择到既能满足各项性能指标要求，又经济实惠的合适的电子设计器件。因此，进行 FPGA 器件的应用讨论并进行各类电子设计产品的性能优势对比分析是一项很有价值和实际意义的工作。 随着 EDA 技术的高速进展，电子系统的设计技术和工具发生了深刻的变化，大规模可编程逻辑器件 FPGA 的出现，给设计人员带来了诸多方便。利用它进行产品开发，不仅成本低、周期短、可靠性高，而且可以随时在系统中修改其逻辑功能。FPGA 器件的成本越来越低，Actel 公司发布第三代的基于 Flash 的可编程逻辑方案。这些新的 FPGA 芯片最低价将达到 1.5 美元，代表了全球最低成本的 FPGA，并且相对于基于 SRAM 的 FPGA 来说具有保密的优势。基于 Flash 的 FPGA 可以提供加密、低功耗、上电工作、可重复编程的方案。目前生产 FPGA 的公司主要有 Xilinx、Altera、Actel、Lattice、QuickLogic 等，生产的 FPGA 品种和型号繁多。尽管这些 FPGA 的具体结构和性能指标各有特色，但它们都有 一个共同之处，即由逻辑功能块排成阵列，并由可编程的互连资源连接这些逻辑功能块，从而实现不同的设计。典型的 FPGA 通常包含三类基本资源：可编程逻辑功能块、可编程输入/输出块和可编程互连资源。可编程逻辑功能块是实现用户功能的基本单元，多个逻辑功能块通常规则地排成一个阵列结构，分布于整个芯片；可编程输入/输出块完成芯片内部逻辑与外部管脚之间的接口，围绕在逻辑单元阵列四周；可编程内部互连资源包括各种长度的连线线段和一些可编程连接开关，它们将各个可编程逻辑块或输入/输出块连接起来，构成特定功能的电路。用户可以通过编程决定...