Actel數(shù)模結(jié)合FPGA的遠(yuǎn)程控制器設(shè)計(jì)
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近年來，隨著人們對生活品質(zhì)的追求，每個家庭都越來越需要一個集控中心把家庭中的各種家電連接起來，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問、控制以及自動監(jiān)測報警功能。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展使這一想法成為了現(xiàn)實(shí)，然而大多數(shù)管理系統(tǒng)都是基于功能強(qiáng)大的PC機(jī)。近幾年，嵌入式技術(shù)迅猛發(fā)展，逐步開始成熟，盡管無法實(shí)現(xiàn)PC機(jī)那樣強(qiáng)大的功能，但其低成本、低功耗、體積小等優(yōu)勢都是PC機(jī)無法比擬的，尤其是價格因素，更是一個便于推廣的亮點(diǎn)。因此，嵌入式產(chǎn)品作為控制終端也將有機(jī)會成為發(fā)展的趨勢。
1 Actel數(shù)模結(jié)合FPGA介紹
Actel公司的Fusion系列FPGA是基于ProASIC3／E的系列芯片，具有Flash架構(gòu)的FPGA所有特點(diǎn)，如高安全性、高可靠性、單芯片、上電即行、非易失性、低功耗等；具有4 Mb的用戶可用Flash、1 Kb的內(nèi)部Flash、108 Kb的RAM；2個PLL最高頻率可達(dá)350 MHz；支持多種I／O電平標(biāo)準(zhǔn)，其中差分的I／0標(biāo)準(zhǔn)有LVPECL、LVDS、BLVDS、M―LVDS；具有AES、FlashLock加密技術(shù)。另
外，集成了獨(dú)特的模擬部分：
◆具有分辨率高達(dá)12位、采樣率高達(dá)600 ksps、30個輸入通道、2．56 V內(nèi)部參考源的A／D轉(zhuǎn)換器；
◆高達(dá)30個模擬的輸入I／O，可以承受±12 V輸入電壓，并有10個MOSFET門驅(qū)動輸出，驅(qū)動能力可調(diào)；
◆可實(shí)現(xiàn)電壓、溫度、電流檢測；
◆片內(nèi)集成100 MHz、精度為1％的RC振蕩器；
◆外部可接32 kHz～20 MHz的晶振；
◆具有可編程的實(shí)時計(jì)數(shù)器(RTC)；
◆片內(nèi)具有1．5 V穩(wěn)壓源，可提供內(nèi)核電壓，實(shí)現(xiàn)睡眠和待機(jī)的低功耗模式。
2 實(shí)現(xiàn)原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)采用Fusion開發(fā)平臺為主控器，在片內(nèi)嵌入8051軟核的方式，對系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理。該系統(tǒng)內(nèi)部嵌入2個8051軟核，有效地將管理、控制和檢測分開，其兩核之間在內(nèi)部通過并行I／O通信，使用“仿打印機(jī)協(xié)議”通信；在一個IP核擴(kuò)展了MiniISA總線，通過并行總線擴(kuò)展了32 KB SRAM、LCD接口和82C55接口，實(shí)現(xiàn)了打印機(jī)控制和紅外遙控接收；通過電話模塊CR6269A和網(wǎng)絡(luò)模塊ZNE一100T將電話信息和網(wǎng)絡(luò)信息轉(zhuǎn)成串口數(shù)據(jù)，對家電進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；模擬I2C總線接口擴(kuò)展了PCF8563實(shí)時時鐘芯片、E2PROM存儲器AT24C256芯片以及ZLG7290串行顯示器／鍵盤控制器，以獲取準(zhǔn)確的實(shí)時時鐘、相關(guān)參數(shù)，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息的存儲、4×4鍵盤動態(tài)掃描控制；擴(kuò)展數(shù)字溫度傳感器DSl8820用于對室溫進(jìn)行測量；在片內(nèi)擴(kuò)展了4路A／D，實(shí)現(xiàn)對家庭參數(shù)(煙霧濃度、燃?xì)鉂舛?、交流電壓和交流電?的測量。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
3．1 MiniISA總線擴(kuò)展板
MiniISA總線擴(kuò)展板主要用于各種并行總線器件及I2C器件的擴(kuò)展。其中包括：
82C55并行I／O擴(kuò)展、LCD接口、ZLG7290串行鍵盤／顯示器接口、PCF8563實(shí)時時鐘接口、AT24C256接口等。Mi―niISA總線接口如圖2所示。
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