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《基于等精度测量与spi传输协议的简易频率计（页）》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、电子系统设计综合报告选题:简易频率计成员:学号:专业:电子信息科学与技术时间:2014.7.23目录一绪论4测量原理41.1.1等精度测量41.1.2SPI协议42・2系统指标5二硬件电路62.1系统设计62.2FPGA逻辑模块62.3单片机数据接收模块72.4波形变换电路7三软件设计93.1编译环境93.2VHDL语言93.3FPGA顶层设计93.4FPGA仿真波形123.5ATmegal6单片机编程134.1等精度测量理论分析154.2实验测量数据15五结束语16摘要本设计利用FPGA进行测频计数，单片机实施控制实现频率计的设计过程.该频率计利用等精度的设计方法，克服了基于传统测频
2、原理的频率计的测量精度随被测信号频率的下降而降低的缺点.等精度的测量方法不但具冇较高的测量精度，而口在整个频率区域保持恒定的测试精度.设计中用一块FPGA芯片（型号为CycloneII的EP2C5T144C8N）完成各种时序逻辑控制，计数功能.在QuartusII平台上，用VHDL语言编程完成了FPGA的软件设计，编译，调试，卜•载.使用Modclsim软件对程序进行仿真与时序及信号的分析.用ATmegal6单片机作为系统的主控部件，实现整个电路的测试信号接收,数据运算处理和显示输出.系统将单片机的控制灵活性及FPGA芯片的现场可编程性相结合，不但大大缩短了开发研制周期，而且使木系统具
3、有结构紧凑，可靠性高，测频范围宽，精度高等优点.关键字：FPGA,ATmegal6,VHDL,等精度测量，spi总线协议绪论1.1.1等精度测量等精度测量原理用以下结构图进行说明:图1-1等精度测量频率计结构图如结构图所示，计数器A,计数器B分别用于记录待测信号fx与基准时钟信号elk的高低屯平跳变次数，门限信号与待测信号fx通过D触发器分别通过计数器A,B,以达到elk与fx在相同时间开始计数的目的，门限信号可设定计数器的计数时间，为ls~10s.当待测信号频率较低时，应适当地上调门限信号的持续时间，以增加fx的计数次数，提高精确度.当一次计数完毕后，依次将计数器A,B数据存入64位
4、寄存器内，待传送至单片机进行数据处理.假定计数器A在门限时间内计数为NA,计数器B技术为NB,已知基准时间信号的频率为fclk,则待测信号fx频率为fx=(NA/NB)*fclk,[t]于NB十分大，因此课羞很小，消除了直接测量法的±1误差问题.1.1.2SPI协、议SPI,是英语SerialPeripheralInterface的缩写”顾名思义就是串行外围设备接口.SPI,是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并口在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同吋为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越來越多的芯片集成了这种通信协议.SPI是一个环形总线
5、结构，由ss,sck,mosi,miso构成，其时序其实很简单，主耍是在sck的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换.当主从机之间进行单向传输时，以主机向从机传输为例，只需使用ss,sck,mosi三根总线.（1）mosi主设备数据输出；（2）miso主设备数据输入；（3）sck同步时钟信号;（4）ss从设备使能信号.ss为使能信号，只有当ss有效时，才可以实现双机通信.当ss为有效信号时（高低电平由用户及硬件决定）,通信由sck,mosi,miso进行,mosi与miso根据sck提供的时钟脉冲进行数据传输，数据输出通过mosi传输，数据在时钟的上升沿或下降沿跳变，在紧接着的下降沿
6、或上升沿将数据读入8位移位寄存器，完成一位数据的传输，经过8个sck吋钟脉冲后完成8位数据的的读取，此吋令ss使能信号无效，接收机将不再读取信号，至此完成一次数据的传输./frec_vhd_tst/sck/frec_vhd_tst/mosi/frec_vhd_tst/i1/ssmark图1-2spi串行传输数据波形示例图中,sck卫同步时钟,mosi为主机向从机发送数据，使能信号为ssmark,高电平有效，当sck到达上升沿，从机进行数据的读取，读取结果为8位2进制数00110001・引脚SPI主机SPI从机MOSI用户定义输入用户定义输入MISO输入用户定义输入用户定义SCK用户定义
7、输入用户定义输入SS用户定义输入用户定义输入表1-1spi总线配置1・2系统指标（1）在0.2Hz〜10MHz测试误差0.01%（最大闸门时间WlOs）条件下，进行大信号（信号幅度：0.5V〜5V）的频率测量.十进制数字显示,显示刷新吋间1〜10秒连续可调.（2）在1Hz〜1MHz范围内及测试谋差^0.1%的条件卜;进行小信号的频率测量.二硬件电路2.1系统设计等精度测量频率计涉及加，减，乘,除运算，由于运算量大考虑到资源的消耗，本设计使用单片
