EP2C35F672C6

重构智能仪器硬件设计 2.1 可重构仪器硬件结构 可重构智能仪器技术将先进的微电子技术、半导体技术和微处理器技术引入仪器设计领 域，通过构建通用的硬件平台，最终由用户通过选择不同的软件来实现不同的仪器功能，因 此软硬件在可重构仪器设计技术中同样关键。 可重构智能仪器硬件结构由 nois ii 处理器系统（包括可重构fpga 芯片、fpga 片外 系统）和计算机组成，其硬件结构框图如图1 所示。 可重构 fpga 选用altera 公司cyclone ii 系列中的ep2c35f672c6 芯片，片外系统主要 包括sdram 存储器、flash 存储器、模数转换芯片、数模转换芯片、epc16 增强型配置芯 片、max232 芯片等组成。片外系统实现数据的采集、预处理、存储和输出等功能。 2.2 控制核 在基于 fpga 的可重构智能仪器中，ep2c35f672c6 是整个系统的核心，为了实现fpga 与其他芯片、器件的正确通信、数据交换，需要在fpga 上配置nios ii 软核处理器以及其 他控制器核。 （一）nios ii 嵌入式处理器的设置。首先在quar ...

coc的硬盘，而没有采用固态硬盘，就是为简化设计，避开设计复杂固态硬盘控制器。但用sd卡作为8086 coc系统的硬盘，调试是实验难点。因为sd卡是复杂存储器，有自己的命令集，要找到sd卡的仿真模型几乎不可能，而通过verilog hdl硬件描述语言对sd卡的功能建立模型进行sd卡功能仿真，其复杂性将会更大。为了简化设计，不采用通过sd卡模型在modelsim中进行仿真，而是把设计直接综合到fpga板上进行板级仿真。根据实验已有的条件，alterade2开发板核心器件是cyclone ii系列的ep2c35f672c6[5]fpga。用quartus ii将综合8086 coc生成的sof文件通过jtag电缆下载到de2开发板上，把sd卡插入de2开发板的sd卡插槽，进行sd卡的调试。 为了测试sd卡能否接收到主机的数据，有效办法是检测sd卡对每条命令是否响应，达到命令响应将sd卡接口信号输出到逻辑分析仪进行观察的目的。但逻辑分析仪在使用观察响应波形需要一些触发条件(其观察数据深度是有限的)，而sd卡接收和发送的数据是串行数据，因此要看到所有信号完整的波形是不可能的。为了解决这个问题，可采用软硬件相结合 ...

的接口配置；当ip选择参数为 06h、07h时，ip_bridge置sha1控制指令shal_in-struct_o为00h，使sha1协处理器处于休眠状态。对 ip_bridge仿真波形图的分析表明，其逻辑功能正确。由于在初次fpga下载测试时发现，允许ip_bridge对ip核进行时钟配置会导致协处理器功能不稳定，因而取消了ip_bridge的ip核时钟配置功能。除此以外，其余部分均满足本文2．1中的功能要求。 为进一步验证设计的正确性，本文选用altera公司cyclone ii系列ep2c35f672c6器件，对其进行了fpga下载测试。在初次测试时发现，各ip核虽然可以完成功能调用，但执行结果不稳定，测试结果的最后5～10字节与标准测试对的结果不符。经分析发现，导致ip核功能错误的原因为ip_bridge在对时钟进行配置时，会产生时钟延迟。因此，取消了 ip_bridge的时钟配置功能，在qu-artus ii 5．0下进行编译仿真与综合下载，再次进行fpga下载测试。测试结果显示，各ip核功能均正确无误。采用选定器件，ip_bridge逻辑资源消耗为 200 le，最大路径延迟为16．838 ...

和整个系统的供电电路组成。如图1所示。 2．1 fpga芯片选择 在fpga的应用过程中，首先就是要对fpga芯片进行选型，根据具体应用选择合适的fpga芯片对于下一步的开发以及功能实现有着重要的意义。我们根据前面平台的总体设计，可以得出对芯片的基本要求如下：1)成本低；2)需要最少4路pwm波形输出：3)需要较高的12 v转化为3．3 v的实时芯片；4)要有较高的处理速度；5)i／o接口要多。 综合考虑以上条件，采用altera公司生产的cycloneii系列fpga中的ep2c35f672c6型号基本满足要求。它具有出色的运算速度、低成本且带有dsp模块、超大的内部存储器、多通道pwm的输出、灵活的设计和多种语言的综合运用。其优势突出，性价比较高。 2．2 配置电路 fpga芯片正常工作需要完整的配置电路，下面从硬件的选型和设计上对配置电路做一下要点分析。 1)电源电路的设计 电源系统为整个系统提供能量，是系统正常工作的保障，具有极其重要的地位。一个好的电源往往能使系统的故障减少一半以上。因为市电为220 v交流电，所以在给控制系统供电之前需要一个变压器将电压降为 ...

机构、键盘控制、lcd显示、语音通信（发送与接收）以及rs232总线转换等部分。 输液控制与语音通信是本文的主要研究内容，也是本系统稳定性和可靠性的根本保证。根据系统要求，设计中以fpga为控制器，以光纤传感器和容栅传感器为检测机构，以步进电机为执行机构。为了安全和方便，利用rs232总线增设了语音通信和输液完成自动报警等功能。 2 硬件部分 2.1 控制器硬件设计 控制器主芯片采用altera公司的型号为apex系列的fpga芯片，芯片型号为 cyclone ii ep2c35f672c6。fpga芯片采用90 nm的低功耗设计、672-pin fineline bga封装，内置35个内嵌18×18乘法器、475个用户管脚、4plls、205个差分通道（比c8高出一倍的主频，可以达到400 mhz）典型值100万门，最大值约160万门。主处理器采用altera公司的32位nios软核处理器，与传统的嵌入式处理器相比，niosⅱ处理器更加灵活。该芯片具有定制特性，可以根据自身的系统要求、性能要求和成本要求进行定制。系统总线采用avalon总线标准。另外系统具有rs232串行通信口、 ...