基于USB接口的水量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

圖3 AN2135SC與FPCA接口示意圖

3.3 FPGA的獨特配置方案

FPGA芯片是一種基于SRAM工藝制作的可編程器件，其編程數(shù)據(jù)存儲于器件的SRAM存儲器內(nèi)。這是一種易失性的存儲器，在系統(tǒng)掉電時，F(xiàn)PGA芯片中的邏輯將會丟失，芯片功能隨即消失，上電后需要重新對其進(jìn)行配置。利用此功能可以靈活地改變FPGA芯片中的邏輯結(jié)構(gòu)。這是一種動態(tài)配置過程，這種方式稱為ICR方式（in circuit reconfigurable）。

本系統(tǒng)中對FPGA的配置采用PS（passive serial，即被動串行）方式。通常采用的是以下兩種配置方法：配置數(shù)據(jù)來自于ALTERA公司生產(chǎn)的串行配制器件或系統(tǒng)控制器，如 等，系統(tǒng)上電時可對ACEX1K系列芯片進(jìn)行配置；配置邏輯也可以通過ALTERA公司生產(chǎn)的Master Blaster、Byte Blaster MV或Bitblaster下載電纜進(jìn)行手工下載。但是前者會增加系統(tǒng)的成本，而后者又很不方便。

上面的程序給出了這一次讀過程中讀地址指針的變化情況。隨著讀地址指針的變化，緩沖器中的數(shù)據(jù)順次輸出到數(shù)據(jù)總線D[7…0>上去。程序中 …0>為緩沖器的讀地址指針， …0>是緩沖器的輸出端口， … 是 芯片的數(shù)據(jù)總線 … 。

3.5 功能的實現(xiàn)

在 芯片與 芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r，雙方需要一些握手信號來協(xié)調(diào)傳輸過程。為此，我們選擇了 芯片中的 總線主控制器作為 端口，用來傳輸一些必要的控制和狀態(tài)信息。

為了與 芯片中的 總線主控制器配合工作，我們在 芯片中編寫了一個 總線從模塊，使得 總線上的數(shù)據(jù)傳輸能夠順利進(jìn)行。根據(jù) 總線傳輸規(guī)范，我們設(shè)定了一個狀態(tài)機(jī) ，它共有如下7個狀態(tài)： 。圖6給出了此狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)圖。

圖6 總線狀態(tài)機(jī)流程圖

由圖6可以看出，在開始條件（ 產(chǎn)生后， 由空閑（ 狀態(tài)進(jìn)入地址狀態(tài)（ 。我們在 中指定了兩個寄存器用于存儲從 總線上發(fā)送來的控制信號和將要發(fā)送到 總線上的狀態(tài)信號，它們分別是控制寄存器 ‥0 和狀態(tài)寄存器 ‥0 ，這兩個寄存器地址的高4位均為“1110“。同樣，我們可以把1 芯片中所有由 總線尋址的寄存器的高4位地址都設(shè)定為“1110”。如圖6所示， 總線在地址期內(nèi)發(fā)送的高位地址只有為“1110”時，1 才會產(chǎn)生響應(yīng)。這樣做的好處是便于擴(kuò)充其它 總線設(shè)備。

總線在地址期內(nèi)發(fā)送的最低地址用于指定隨后的數(shù)據(jù)傳輸是主要設(shè)備讀還是主設(shè)備寫，高電平表示主設(shè)備讀，低電平表示主設(shè)備寫。讀寫狀態(tài)轉(zhuǎn)換如圖6所示。因此，8位地址中可以用作尋址 端口的地址位為 ‥ 。

4 結(jié)束語

本文介紹了數(shù)據(jù)通信解決方案中數(shù)據(jù)傳輸通道和 功能的實現(xiàn)。實驗證明，兩個模塊配合工作即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的正常傳輸,從而順利地將 轉(zhuǎn)換器的輸出信號經(jīng) 總線傳送到上位機(jī)去。這個解決方案基于 總線設(shè)計并且結(jié)合 來進(jìn)行控制，充分利用了 總線數(shù)據(jù)傳輸速率高、 設(shè)備可熱插撥等功能和 速度快、效率高、配置靈活的特點。經(jīng)實踐證明，它是一個功能完備、高效穩(wěn)定的解決方案。