【文章內(nèi)容簡介】 CPLD 的封裝形式有 很多，同一型號類型的器件可以有多種不同的封裝。常用的是 PLCC 封裝，由于通?？梢员容^方便的買到現(xiàn)成 PLCC 插座，拔插比較方便，故這種封裝比較適用于中小規(guī)模的開發(fā)。確定了系統(tǒng)所需的資源、工作速度以及規(guī)模的大小，就可以選擇 CPLD 器件了。 下表為 Altera 器件性能對照表： 綜合考慮 器件的資源是否滿足設(shè)計的需要 ， 芯片速度 ， CPLD 的封裝 ，所以 選用 FLEX6000 系列的 元件 選用 FLEX6000 系列管腳 I/O 數(shù)目滿足應(yīng)用所需的用戶 I/O 口數(shù)目，并且價格相 對低廉 ，低功耗。 FLEX6000 系列期間的特性 ： 特性 EPF 6016 EPF 6016A EPF 6024A 典型門 800016000 800016000 1202124000 邏輯單元 1320 1320 1960 最大 I/O 引腳數(shù)目 204 171 218 電源電壓 3． 3v 所以選擇 EPF6016A 型號 ，門數(shù)，引腳數(shù)都夠用電源電壓為 EPF6016A 器件 固定引腳 配置管腳： MSEL[1:0] 用于選擇配置模式，比如 AS、 PS 等 。 DATA0 FPGA 串行數(shù)據(jù)輸入，連接到配置器件的串行數(shù)據(jù)輸出管腳。 DCLK FPGA 串行時鐘輸出，為配置器件提供串行時鐘。 nCSO（ I/O） FPGA 片選信號輸出，連接到配置器件的 nCS 管腳。 ASDO（ I/O） FPGA 串行數(shù)據(jù)輸出，連接到配置器件的 ASDI 管腳。 nCEO 下載鏈期間始能輸出。在一條下載鏈中，當(dāng)?shù)谝粋€器件配置完成后，此信號將始能下一個器件開始進行配置。下載鏈上最后一個器件的 nCEO 懸空。 nCE 下載鏈器件始能輸入，連接到上一個器件的 nCEO，下載鏈的最后一個器 件 nCE 接地。 nCNFIG 用戶模式配置起始信號。 nSTATUS 配置狀態(tài)信號。 CONF_DONE 配置結(jié)束信號。 電源管腳： VCCINT 內(nèi)核電壓（供電電壓）。 EPF6016A 供電電壓為 VCCIO 端口電壓。一般為 ，還可以支持多種電壓， 5V、 、 VREF 參考電壓 GND 信號地 VCCPD 用于 尋則驅(qū)動 VCCSEL 用于控制配置管腳和 PLL 相關(guān)的輸入緩沖電壓 其他管腳： PROSEL 上電復(fù)位選項 CLKUSR 這 個腳就只可以作為用戶提供的初始化時鐘輸入腳。 INIT_DONE I/O 腳或漏極開路的輸出腳。 5． 用戶 i/o管 腳 分配 管腳 定義 管腳 定義 71 時鐘信號 CLK 48 門內(nèi)三層請求 D3 65 超載 FULL 49 門內(nèi)四層請求 D4 66 提前關(guān)門 QUICK 50 門內(nèi)五層請求 D5 67 關(guān)門中斷 DE 51 門內(nèi)六層請求 D6 68 排除故障 CLR 39 到達一層信號 G1 1 門外 一層上請求 C_U1 40 到達 二 層信號 G2 2 門外 二層上請求 C_U2 41 到達 三 層信號 G3 10 門外 三層上請求 C_U3 42 到達 四 層信號 G4 11 門外 四層上請求 C_U4 43 到達 五 層信號 G5 12 門外五 層上請求 C_U5 44 到達 六 層信號 G6 14 門外二層下請求 C_D2 113 顯示門外一層上請求 LED_C_U1 15 門外三層下請求 C_D3 115 顯示門外二層上請求 LED_C_U2 16 門外四層下請求 C_D4 116 顯示門外三層上請求 LED_C_U3 21 門外五層下請求 C_D5 118 顯示門外四層上請求 LED_C_U4 22 門外六層下請求 C_D6 119 顯 示門外五層上請求 LED_C_U5 46 門內(nèi)一層請求 D1 121 顯示門外二層下請求 LED_C_D2 47 門內(nèi)二層請求 D2 122 顯示門外三層下請求 LED_C_D3 58 顯示樓層液晶顯示 124 顯示門外四層下請求 LED_C_D4 59 顯示樓層液晶顯示 95 顯示門外五層下請求 LED_C_D5 60 顯示樓層液晶顯示 96 顯示門外六層下請求 LED_C_D6 61 顯示樓層液晶顯示 106 顯示門內(nèi)一層請求 LED_D_D1 62 顯示樓層液晶顯示 107 顯示門內(nèi)二層請求 LED_D_D2 63 顯示樓層液晶顯示 108 顯示門內(nèi)三層請求 LED_D_D3 64 顯示樓層液晶顯示 109 顯示門內(nèi)四層請求 LED_D_D4 87 門開關(guān)信號 110 顯示門內(nèi)五層請求 LED_D_D5 86 門開關(guān)信號 112 顯示門內(nèi)六層請求 LED_D_D6 88 電梯運行信號 82 顯示電梯上升 UD1 93 電梯運行信號 83 顯示電梯下降 UD2 72 超載報警 81 看門狗報警 以上就 是電梯 FPGA 用戶端口的分配 FPGA JTAG接口及配置芯片 接法 FPGA 器件有三類配置下載 方式：主動配置方式（ AS）和被動配置方式（ PS）和最常用的 (JTAG)配置方式。 AS由 FPGA器件引導(dǎo)配置操作過程，它控制著外部存儲器和初始化過程，EPCS 系列 .如 EPCS1,EPCS4 配置器件專供 AS模式，使用 Altera 串行配置器件來完成。配置數(shù)據(jù)通過 DATA0 引腳送入 FPGA。配置數(shù)據(jù)被同步在 DCLK輸入上， 1個時鐘周期傳送 1 位數(shù)據(jù)。 PS 則由外部計算機或控制器控制配置過程。通過加強型配置器件（ EPC16， EPC8， EPC4）等配置器件來完成，在 PS 配置期間，配置數(shù)據(jù)從外部儲存部件，通過 DATA0引腳送入 FPGA。配置數(shù)據(jù)在 DCLK 上升沿鎖存，1 個時鐘周期傳送 1位數(shù)據(jù)。 JTAG 接口是一個業(yè)界標(biāo)準(zhǔn) ,主要用于芯片測試等功能 ,使用 IEEE Std 聯(lián)合邊界掃描接口引腳，支持 JAM STAPL 標(biāo)準(zhǔn)，可以使用 Altera下載電纜或主控器來完成。 本設(shè)計采用 JTAG接口配置，通過 ByteBlaster 電纜直接編程到器件中。 該 系列產(chǎn)品的配置信息是存放在芯片內(nèi)的 SRAM 中，當(dāng)?shù)綦姾?，配置信息將全部丟失，所以這些配置信息需要存放在其它 EPROM 中， ALTERA 公司提供了與該系列芯片配套使用的 EPROM。所以對芯片的編程就是對 EPROM的編程， 芯片開始工作時，進入命令狀態(tài)，在該狀態(tài)將配置信息從 EPROM 中讀到自己的 SRAM 中，然后進入用戶狀態(tài)，在用戶狀態(tài)器件就可以按照配置的功能進行工作，整個配置過程全部自動進行，也可以靠外部邏輯控制進行，時鐘可由器件自己提供，也可由外部時鐘控制。 所以整個器件只要更換 EPROM 中的配置信息就可以更換功能，其靈活性是不言而喻的。 該器件有如下配置方式： 主動串行配置（ AS）主動并行升址和降址配置（ APU/APD）被動并行同步配置（ PPS）被動并行異步配置（ PPA）被動 串行配置（ PS） 采用 主動串行配置（ AS）該配置使用 ALTERA 公司提供的配置 EPROM（如 EPC1213）作為器件的配置數(shù)據(jù)源，配置 EPROM 以串行位流（ bitstream）方式向器件提供 。 綜上所述 EPF6016 配置 采用 JTAG 接口配置，通過 ByteBlaster 電纜直接編程到器件中 FPGA 的配置芯片選擇的是 EPC1。 電源設(shè)計 由于 EPF 的 VCCINT 輸入電壓為 ，并且使用光電隔離開關(guān)，所以應(yīng)該 設(shè)計 5v 和 直流穩(wěn)定電壓源 ，還有 12v 直流穩(wěn)定電壓源。 5V 和 12V 電源設(shè)計 直流穩(wěn)壓電源的工作電路，傳統(tǒng)方式采用分立元件構(gòu)成，目前均采用集成三端穩(wěn)壓器 7805， 7812 構(gòu)成。集成三端穩(wěn)壓器因其穩(wěn)壓精度高、工作穩(wěn)定可靠、外圍電路簡單、容易設(shè)計和制作、體積小、重量輕、成本低、維修簡單等優(yōu)點，所以在各種電源電路中得到了普遍的應(yīng)用。 IC 采用集成三端穩(wěn)壓器 7805， 7812 C C2,C C6為輸入端端濾波電容 ， C C4,C C8為輸出 端端濾波電容 ， 以上第一個圖為例： 變壓器 T0將交流電網(wǎng) 220V 的電壓 Vl變?yōu)樗枰慕涣麟妷?V2，然后通過全波整流將交流電壓 V2 變 成脈動的直流電壓。 通過整流后，電源的脈動成分較大。濾波電路的作用就是在降低整流后輸出電壓中的脈動成分的同時，盡量保持其中的直流成分。一般典型而有效的濾波電路就是使用電容濾波、電感濾波，利用電抗元件在電路中有儲能的作用，濾去電源中的脈動成分，從而得到比較平滑的電源波形。若將電容與電感合理的安排在電路中，則可以有效的降低交流成分，保持直流成分。 由于此脈動的直流電壓還含有較大的紋波，必須通過濾波電容 Cl， C2 加以濾除，從而得到平滑的直流電壓 Vi。但這樣的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動 (一般有177。 10％左右的波動 )、負(fù)載和溫度 的變化而變化。因而在全波整流、濾波之后，還需接入集成三端穩(wěn)壓器進行穩(wěn)壓，使輸出的直流電壓能穩(wěn)定在 Vo=+5V。 根據(jù)設(shè)計要求， 圖 中需要計算的參數(shù)有： 變壓器副邊繞組的交流電壓有效值 V2，整流元件的參數(shù)，電容 C C2 的數(shù)值集成三端穩(wěn)壓器的選用。 對所需要計算的參數(shù)逐一進行計算： (1)確定電容 C1， C2 因為在使用三端穩(wěn)壓器時，為了保證穩(wěn)壓性能，輸入端和輸出端間電位差至少應(yīng)在 2V 以上，當(dāng)然也不能太大，以減少器件功耗和避免器件損壞，一般對輸出電壓不大于 18V 的穩(wěn)壓器，輸入電壓應(yīng)小于 35V。 按輸出電流應(yīng)有 10％ 的余量， 通過計算， C1 //C21m in Vi2/1 ? ?10ms0I0dt 10ms 為交流電網(wǎng)電壓周期的一半 Vi min=，求得 C1 =220uF C2=100NF (2)確定電壓 V2，可用下式進行計算： ?????? ??? C1/ / 1V2 通過計算，得： V2=9． 9V。為了留有一定裕量，取 V2=10． 5V。 (2)整流元件的參數(shù) 反向耐壓 橋式整流電路中，每個整流二極管在交流電網(wǎng)電壓最高時承受的最大反向峰值電壓為 Vrm= 16． 3V為了安全 ，整流管的反向耐壓應(yīng)當(dāng)比上述值大 50％以上，因此選擇整流管時，其反向耐壓應(yīng)按下式考慮： Vrm25V （ 3） 三端穩(wěn)壓器的選用 78系列集成三端穩(wěn)壓器按最大輸出電流的不同，每個系列又分為若干檔，例如， 78S (Iomax=2A)， 78 C(Io max=1． 5A)， 78 AC(Io max=1A)，78M (Io max=0． 5A)， 78L (Io max=0． 1A)，由于各生產(chǎn)廠所用分檔符號可能不一致，因此，在選用集成三端穩(wěn)壓器時應(yīng)注意產(chǎn)品說明。根據(jù)要求，選擇 78 AC集成 三端穩(wěn)壓器可滿足要求。另外，集成三端穩(wěn)壓器在輸出電流較大時，應(yīng)配上散熱器。散熱器以叉指型散熱器為佳。 1117 是一個低壓差電壓調(diào)節(jié)器系列。其壓差在 輸出，負(fù)載電流為 800mA 時為 。它與國家半導(dǎo)體的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)器件 LM317 有相同的管腳排列。 LM1117 有可調(diào)電壓的版本，通過 2 個外部電阻可實現(xiàn) ～ 輸出電壓范圍。另外還有 5個固定電壓輸出（ 、 、 、 和 5V）的型號。 LM1117 提供電流限制和熱保護。電 路包含 1 個齊納調(diào)節(jié)的帶隙參考電壓以確保輸出電壓的精度在 177。1% 以內(nèi)。 LM1117 系列具有 LLP、TO26 SOT22 TO220 和 TO252 DPAK 封裝。輸出端需要一個至少 10uF的鉭電容來改善瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性。特性 提供 、 、 、 、5V 和可調(diào)電壓的型號 節(jié)省空間的 SOT223 和 LLP 封裝 電流限制和熱保護功能 輸出電流可達 800mA 線性調(diào)整率： % (Max) 負(fù)載調(diào)整率： % (Max) 溫度范圍－ LM1117： 0℃ ~125℃ － LM1117I： 40℃ ~125℃ 開關(guān)請求信號設(shè)計 光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號的一種電一光一電轉(zhuǎn)換器件。它由發(fā)光源和受光器兩部分組成。把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離。發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端，常見的發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏二極管、光敏三極管等等。光電耦合器的種類較多，常見有光電二極管型、光電三極管型、光敏電阻型、光控晶閘管型、光電達林頓型、集成電路型等。 在光電耦合器輸入端加電信號使發(fā)光源發(fā)光，光的強度取決于激勵電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器 上后，因光電效應(yīng)而產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實現(xiàn)了電一光一電的轉(zhuǎn)換。 樓層顯示 到達樓層顯示要選用 LED 數(shù)碼管 顯示器 。 數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點顯示）；按能顯示多少個“8” 可分為 1 位、 2 位、 4 位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式