基于單片機(jī)和FPGA綜合開(kāi)發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)

摘要：?jiǎn)纹瑱C(jī)和FPGA是目前電子設(shè)計(jì)常用的兩種芯片。本綜合開(kāi)發(fā)平臺(tái)結(jié)合二者的優(yōu)點(diǎn)，利用了單片機(jī)和FPGA穩(wěn)定、高速的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了電源模塊，信源編碼和解碼模塊，波形產(chǎn)生模塊，調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生模塊，解調(diào)模塊，A/D（D/A）模塊，鍵盤模塊和語(yǔ)音模塊等，使開(kāi)發(fā)電子產(chǎn)品或?qū)W(xué)生進(jìn)行教學(xué)、培訓(xùn)變得更加快速和方便。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) FPGA 開(kāi)發(fā)平臺(tái)

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）09（c）-0034-02

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，單獨(dú)利用單片機(jī)或FPGA進(jìn)行電子開(kāi)發(fā)或?qū)W(xué)生進(jìn)行訓(xùn)練已顯得力不從心。同時(shí)，在學(xué)校實(shí)踐教學(xué)中，單純的理論學(xué)習(xí)或購(gòu)買已經(jīng)成型的儀器設(shè)備不利于學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。

針對(duì)這種情況，西藏大學(xué)工學(xué)院電子信息系開(kāi)發(fā)了一款基于單片機(jī)和FPGA的綜合開(kāi)發(fā)平臺(tái)，將這兩款主流芯片結(jié)合在一起，這即方便了教師在授課的過(guò)程中清楚地講解單個(gè)元器件的功能，整個(gè)開(kāi)發(fā)板的設(shè)計(jì)、布線及實(shí)現(xiàn)等功能，又為學(xué)生在電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)或訓(xùn)練方面帶來(lái)方便。

1 綜合開(kāi)發(fā)平臺(tái)的主要功能

單片機(jī)和FPGA可以實(shí)現(xiàn)常用的數(shù)據(jù)編碼類型。內(nèi)嵌的波形產(chǎn)生模塊可以產(chǎn)生常用的ASK、FSK、PSK三種調(diào)制功能。按照微處理器和FPGA連接起來(lái)就可以構(gòu)成相應(yīng)的通信系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)基帶通信系統(tǒng)、FSK 通信系統(tǒng)、DPSK通信系統(tǒng)，也可以實(shí)現(xiàn)嵌入式智能控制等。板載的A/D/（D/A）可以實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的數(shù)字化和數(shù)字信號(hào)的模擬化，其采樣率可達(dá)20M以上，能滿足大多數(shù)功能的要求，采用MCU和FPGA器件，電路性能更穩(wěn)定可靠。

2 開(kāi)發(fā)平臺(tái)用到的主要芯片

考慮到開(kāi)發(fā)平臺(tái)的設(shè)計(jì)成本、體積及開(kāi)發(fā)難易程度，選用的芯片主要是貼片封裝。

2.1 單片機(jī)和FPGA芯片

單片機(jī)芯片采用穩(wěn)定性及性價(jià)比都非常高的C8051F020，封裝形式為TQ100；FPGA開(kāi)發(fā)芯片采用EP2C8Q208C8，封裝形式為FQFP208_N，這主要考慮到芯片成本及學(xué)生的實(shí)際使用情況。

2.2 電源芯片的選擇

直流供電芯片使用LM2678_5V，這主要利用了LM2678_5V寬泛的直流電壓輸入。另外使用AS117-1.25V為FPGA供電，AS117_3.3V為單片機(jī)供電。

2.3 其他芯片

前置放大器芯片采用AD620，AD620是一種低功耗的儀用放大器，特別適合做小信號(hào)的放大級(jí)，經(jīng)AD620放大后的小信號(hào)失真度很小。中間級(jí)放大芯片使用高速高增益帶寬積運(yùn)放THS4001，該芯片具有使用芯片數(shù)量小，調(diào)試容易的特點(diǎn)。模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片使用TLC5510，它是8位高阻抗并行A/D芯片，能提供采樣速率不低于20MSPS。數(shù)模轉(zhuǎn)換使用DAC0800LCM， SO16封裝。

3 部分電路圖

本文章給出了LM2678和LCD電路圖，如圖2和圖3所示

參考文獻(xiàn)

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