基于内嵌cortex-m3内核fpga的等精度频率计设计

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1、基于内嵌Cortex-M3内核FPGA的等精度频率计设计王立华周松江u，髙世皓1人张恒1（1山东科技大学电子通信与物理学院，山东青岛266590；2北京邮电大学信息光子学与光通信研宄院，北京，100876；3北京邮电大学泛网无线通信教育部重点实验室，北京，100876）摘要：为了提高频率计的测量精度和系统性能，解决在传统的频率计中无法实现高低频率等精度测量的情况，本文采用京微雅格公司的M7系列FPGA，设计了一种基于SOPC技术的等精度多功能频率计。该频率计以内嵌Cortex-M3内核的FPGA芯片为控制核心，

2、通过对FPGA模块和Cortex-M3内核部分的设计，并借助AHB接口的FIFO实现FPGA与Cortex-M3内核之间的数据通信，完成了1Hz〜50MHz范围内等精度频率计的设计。通过ModelSim软件仿真和硬件实测表明，该频率计可以完成等精度频率和占空比的测量功能，具有精度高、实吋性好等特点。关键词：频率计；等精度；SOPC；FPGA；AHB；Cortex-M3中图分类号：TM935.13文献标识码：A1引言频率是电子领域中最基本的参数，传统的测频方法有直接测量法、周期测量法和分频测量法等，这些方法往往只适

3、用于测量一段频率，而无法实现高低频率等精度的要求。在技术上，传统的频率计大都采用单元电路或单片机进行设计,使得频率计存在结构复杂、稳定性差且测量范围小等缺点#14］。基于此，本文以京微雅格公司的M7系列FPGA为设计载体，利用SOPC技术和等精度测量原理，在一片内嵌Cortex-M3内核的FPGA芯片上完成频率计的设计。系统充分发挥FPGA的高速数据处理能力，完成对待测信号的测量计数；利用Cortex-M3的数据运算与人机交互能力，完成对测量数据的计算与显示工作。该系统可以实现频率测量和占空比测量功能，具有测量精

4、确、稳定性高、调试方便等特点f5H71。2系统工作原理与结构2.1等精度测量原理等精度测量法的测量原理如图1所示，其最大的特点是实际闸门时间并不是一个闹定值，而是一个与被测信号有关的值，且刚好为被测信号周期的整数倍。在启动测量之后，首先给出一个预置闸门时间，然后等待被测信号下一个上升沿基于内嵌Cortex-M3内核FPGA的等精度频率计设计王立华周松江u，髙世皓1人张恒1（1山东科技大学电子通信与物理学院，山东青岛266590；2北京邮电大学信息光子学与光通信研宄院，北京，100876；3北京邮电大学泛网无线通

5、信教育部重点实验室，北京，100876）摘要：为了提高频率计的测量精度和系统性能，解决在传统的频率计中无法实现高低频率等精度测量的情况，本文采用京微雅格公司的M7系列FPGA，设计了一种基于SOPC技术的等精度多功能频率计。该频率计以内嵌Cortex-M3内核的FPGA芯片为控制核心，通过对FPGA模块和Cortex-M3内核部分的设计，并借助AHB接口的FIFO实现FPGA与Cortex-M3内核之间的数据通信，完成了1Hz〜50MHz范围内等精度频率计的设计。通过ModelSim软件仿真和硬件实测表明，该频率

6、计可以完成等精度频率和占空比的测量功能，具有精度高、实吋性好等特点。关键词：频率计；等精度；SOPC；FPGA；AHB；Cortex-M3中图分类号：TM935.13文献标识码：A1引言频率是电子领域中最基本的参数，传统的测频方法有直接测量法、周期测量法和分频测量法等，这些方法往往只适用于测量一段频率，而无法实现高低频率等精度的要求。在技术上，传统的频率计大都采用单元电路或单片机进行设计,使得频率计存在结构复杂、稳定性差且测量范围小等缺点#14］。基于此，本文以京微雅格公司的M7系列FPGA为设计载体，利用SOP

7、C技术和等精度测量原理，在一片内嵌Cortex-M3内核的FPGA芯片上完成频率计的设计。系统充分发挥FPGA的高速数据处理能力，完成对待测信号的测量计数；利用Cortex-M3的数据运算与人机交互能力，完成对测量数据的计算与显示工作。该系统可以实现频率测量和占空比测量功能，具有测量精确、稳定性高、调试方便等特点f5H71。2系统工作原理与结构2.1等精度测量原理等精度测量法的测量原理如图1所示，其最大的特点是实际闸门时间并不是一个闹定值，而是一个与被测信号有关的值，且刚好为被测信号周期的整数倍。在启动测量之后，

8、首先给出一个预置闸门时间，然后等待被测信号下一个上升沿基于内嵌Cortex-M3内核FPGA的等精度频率计设计王立华周松江u，髙世皓1人张恒1（1山东科技大学电子通信与物理学院，山东青岛266590；2北京邮电大学信息光子学与光通信研宄院，北京，100876；3北京邮电大学泛网无线通信教育部重点实验室，北京，100876）摘要：为了提高频率计的测量精度和系统性能，解决在