【正文】 數(shù)據(jù)處理控制芯片,雖然從成本上增加,但FPGA的VHDL語(yǔ)言在硬件模塊化構(gòu)建方面具有很大的優(yōu)勢(shì),可以利用其內(nèi)部的門(mén)電路最大限度地將硬件電路模塊化處理,極大降低了后期故障查檢的工作量。溫度作為一個(gè)重要的物理量，是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中最普遍、最重要的工藝參數(shù)之一。用FPGA做出SPI的通信時(shí)序，對(duì)液晶進(jìn)行讀寫(xiě)操作，從而完成對(duì)液晶的讀寫(xiě)操作。不過(guò)在顯示連續(xù)字符時(shí)，只須設(shè)定一次顯示地址，由模塊自動(dòng)對(duì)地址加1指向下一個(gè)字符位置，否則，顯示的字符中將會(huì)有一個(gè)空ASCII字符位置。本系統(tǒng)液晶采用串行通信方式。這個(gè)指令不改變DDRAM 的內(nèi)容功能設(shè)定00001DLXREXXDL=0/1：4/8位數(shù)據(jù)RE=1: 擴(kuò)充指令操作RE=0: 基本指令操作設(shè)定CGRAM地址0001AC5AC4AC3AC2AC1AC0設(shè)定CGRAM 地址設(shè)定DDRAM地址0010AC5AC4AC3AC2AC1AC0設(shè)定DDRAM 地址（顯示位址）第一行：80H－87H第二行：90H－97H讀取忙標(biāo)志和地址01BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0讀取忙標(biāo)志(BF)可以確認(rèn)內(nèi)部動(dòng)作是否完成,同時(shí)可以讀出地址計(jì)數(shù)器(AC)的值寫(xiě)數(shù)據(jù)到RAM 1 0數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)D7—D0寫(xiě)入到內(nèi)部的RAM (DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM)讀出RAM的值 1 1數(shù)據(jù)從內(nèi)部RAM讀取數(shù)據(jù)D7——D0(DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM)備注：當(dāng)ST7920 在接受指令前，MCU 必須先確認(rèn)ST7920 處于非忙狀態(tài)。字符顯示RAM在液晶模塊中的地址80H～9FH。字符顯示是通過(guò)將字符顯示編碼寫(xiě)入該字符顯示RAM實(shí)現(xiàn)的。之后在t1時(shí)刻將總線拉高，產(chǎn)生讀時(shí)間隙，讀時(shí)間隙在t1時(shí)刻后t2時(shí)刻前有效tz距to為15μs，也就是說(shuō)，tz時(shí)刻前主機(jī)必須完成讀位，并在to后的60μs一120μs內(nèi)釋放總線。初始化單總線上的所有處理均從初始化開(kāi)始。數(shù)據(jù)采集控制邏輯單元數(shù)據(jù)采集控制邏輯單元負(fù)責(zé)采集16路的溫度數(shù)據(jù)，該單元控制數(shù)據(jù)的采集方式，16路數(shù)據(jù)怎么采，可以是同時(shí)采，可以采某一個(gè)溫度數(shù)據(jù)，也可以才指定的幾個(gè)溫度數(shù)據(jù)等等。如下圖所示為液晶顯示部分的電路圖。*注釋3：如背光和模塊共用一個(gè)電源，可以將模塊上的JA、JK用焊錫短接?？梢燥@示84行1616點(diǎn)陣的漢字. 。每只DS18B20都可以設(shè)置成兩種供電方式，即數(shù)據(jù)總線供電方式和外部供電方式采取數(shù)據(jù)總線供電方式。1號(hào)存貯器存放溫度值的符號(hào)，如果溫度為負(fù)(℃)，則1號(hào)存貯器8位全為1否則全為0。開(kāi)始8位是產(chǎn)品類型編碼(DSl820編碼均為10H)。因?yàn)槊恳粋€(gè)DSl820在出廠時(shí)已經(jīng)給定了唯一的序號(hào)，因此任意多個(gè)DSl820可以存放在同一條單線總線上。無(wú)觸點(diǎn)、壽命長(zhǎng)、體積小、耐沖擊。因此光電耦合器件的共模抑制比很大，所以，光電耦合器件可以很好地抑制干擾并消除噪音。在單片開(kāi)關(guān)電源中，利用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路，通過(guò)調(diào)節(jié)控制端電流來(lái)改變占空比，達(dá)到精密穩(wěn)壓目的。所以，它在長(zhǎng)線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。輸入的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管（LED），使之發(fā)出一定波長(zhǎng)的光，被光探測(cè)器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過(guò)進(jìn)一步放大后輸出。耦合器以光為媒介傳輸電信號(hào)。 光耦的介紹 光耦的簡(jiǎn)介光耦合器（opticalcoupler，英文縮寫(xiě)為OC）亦稱光電隔離器或光電耦合器，簡(jiǎn)稱光耦。使用Altera串行配置器件來(lái)完成。 被動(dòng)并行異步方式（PPA），使用微處理器的并行異步接口； l 216。 使用專用EPC配置器件，如EPC1EPCEPCEPC1。在嵌入式系統(tǒng)中，因?yàn)楹形⑻幚砥?，可以使用微處理器產(chǎn)生配置時(shí)序，將保存在系統(tǒng)ROM中的配置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到FPGA中。只有在數(shù)據(jù)配置正確的情況下，系統(tǒng)才能正常工作。這樣就屏蔽掉了SDRAM操作的復(fù)雜性，而其它邏輯模塊可通過(guò)接口電路對(duì)SDRAM進(jìn)行訪問(wèn)。目前，雖然一些廠商為微處理器提供了和SDRAM的透明接口，但其可擴(kuò)展性和靈活性不夠，難以滿足現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的要求，限制了SDRAM 的使用。分頻器輸出的信號(hào)頻率與所需頻率十分接近，把它和從信號(hào)中提取的相位參考信號(hào)同時(shí)送入相位比較器，比較結(jié)果示出本地頻率高了時(shí)就通過(guò)補(bǔ)抹門(mén)抹掉一個(gè)輸入分頻器的脈沖，相當(dāng)于本地振蕩頻率降低；相反，若示出本地頻率低了時(shí)就在分頻器輸入端的兩個(gè)輸入脈沖間插入一個(gè)脈沖，相當(dāng)于本地振蕩頻率上升，從而達(dá)到同步。 圖32 外部存儲(chǔ)器讀寫(xiě)操作 C、 支持的接口及協(xié)議 1. PCI 2. SDRAM及FCRAM 3. 10/l00/1000兆以太網(wǎng) 4. 串行總線接口，Cyclone器件支持一系列的串行總線接口，如串行外設(shè)接口(SPI)、I2C、IEEE1394和通用串行總線(USB)等，通信協(xié)議: ET3和 SONET/SDH等。 CycloneⅡ器件為在FPGA上實(shí)現(xiàn)低成本的數(shù)字信號(hào)處理(DSP)系統(tǒng)提供一個(gè)理想的平臺(tái)，采用了靈活的硬件解決方案能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)所需的多個(gè)乘法器，其中的一些模塊可用來(lái)實(shí)現(xiàn)軟乘法器以滿足圖像處理、音頻處理和消費(fèi)類電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)所需。 A、 新型可編程構(gòu)架 CycloneⅡ系列器件基于一種全新的低成本構(gòu)架，從設(shè)計(jì)之初就充分考慮了成本的節(jié)省，因此可以為價(jià)格敏感的應(yīng)用提供全新的可編程的解決方案。圖31 硬件總體框圖 EP2C5T144C芯片的介紹 Cyclone系列FPGA的特點(diǎn) 本設(shè)計(jì)選用了CycloneⅡ的EP2C5T144C8，具有4608個(gè)邏輯單元，119808 bit的嵌入RAM，兩個(gè)鎖相環(huán)(PLL)，89個(gè)用戶I/O引腳，可快速實(shí)現(xiàn)完整的可編程單芯片系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)FPGA進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的溫度采集，把采集到的溫度數(shù)據(jù)通過(guò)液晶模塊進(jìn)行顯示，具有巡檢速度快，擴(kuò)展性好，成本低的特點(diǎn)。FPGA將在60個(gè)計(jì)數(shù)周期內(nèi)將控制信號(hào)傳送至溫度傳感器中,使溫度傳感器將溫度信號(hào)送出。 主控制部分的選擇方案一：此方案采用PC機(jī)實(shí)現(xiàn)。方案二：液晶顯示器（LCD）具有工作電壓低、微功耗、顯示信息量大、接口方便等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在已被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、數(shù)字式儀表等場(chǎng)合，成為測(cè)量結(jié)果顯示和人機(jī)對(duì)話的重要工具。 顯示電路的選擇方案一：N位的LED顯示器是由N個(gè)LED顯示塊拼接的。 傳感器的選擇方案一：采用熱敏電阻，可滿足40℃～90℃測(cè)量范圍，但熱敏電阻精度、重復(fù)性、可靠性較差，對(duì)于檢測(cè)小于1℃的信號(hào)是不適用的。若采用一般溫度傳感器采集溫度信號(hào)，則需要設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換及相應(yīng)的接口電路，才能把傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送到計(jì)算機(jī)去處理。數(shù)據(jù)采集已長(zhǎng)時(shí)間地被認(rèn)為玉數(shù)據(jù)饋送及其他數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相等同。今后根據(jù)用戶的需要將不斷開(kāi)發(fā)出速度更高，能滿足用戶價(jià)格條件及能成倍增加I／O 引腳數(shù)的新型器件，以擴(kuò)大用戶的選擇范圍。從集成度來(lái)看，實(shí)際使用器件已達(dá)13000門(mén)，可滿足ASIC設(shè)計(jì)需求的75 。更重要的是采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA)實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量比采用單片機(jī)大大改善了設(shè)計(jì)效果，可實(shí)現(xiàn)多路的溫度測(cè)量。本設(shè)計(jì)采用能適應(yīng)惡劣環(huán)境的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20,采用FPGA芯片作數(shù)據(jù)處理,實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度實(shí)時(shí)采集及顯示。文中闡述了FPGA的實(shí)現(xiàn)方法及如何利用FPGA器件實(shí)現(xiàn)多路溫度測(cè)量。更重要的是采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量比采用單片機(jī)大大改善設(shè)計(jì)效果，可實(shí)現(xiàn)高速的溫度測(cè)量。FPGA器件高速度、高集成、低功耗、體積小,FPGA器件的出現(xiàn)使得數(shù)字電路的設(shè)計(jì)周期和難度都大大減小,在數(shù)字電路的設(shè)計(jì)中得到廣泛的應(yīng)用。對(duì)溫度采集的要求也越來(lái)越高，因此，溫度采集和處理技術(shù)的研究也是一個(gè)重要的研究課題本設(shè)計(jì)采用傳感器技術(shù)、FPGA技術(shù)、接口技術(shù)完成的是基于FPGA的多路溫度采集與處理系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)結(jié)果實(shí)現(xiàn)16路溫度信號(hào)的采集電路并實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的現(xiàn)實(shí)，具有測(cè)溫精度高、復(fù)現(xiàn)性好、線性優(yōu)良、體積小、熱容量小、穩(wěn)定性好、輸出電信號(hào)大等優(yōu)點(diǎn)。從器件的速度來(lái)看，已制成了80MHz時(shí)鐘頻率的高速器件，F(xiàn)PGA的速度已不再成為器件選擇的障礙。從總的來(lái)看，／Lm時(shí)代的門(mén)陣列(1985年的水平)，還沒(méi)有達(dá)到固定標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)程序階段，也可以說(shuō)正處于從單一型供貨向多種供貨的轉(zhuǎn)折期。其次