niosii d 数据采集接口的设计与实现

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1、在NIOS-II系统中A/D数据采集接口的设计与实现作者：唐重陈、周锋、黄自瑞指导老师：田开坤（湖北师范学院，湖北黄石435002）摘要：本文主要讨论了如何在NIOS系统定制A/D数据采集外设接口。文中首先讨论了基于FPGA设计的NIOS系统中实现外部数据采集的最优方式，在综合考虑设计复杂程度，系统性能，资源利用率等各个方面因素后，文中给出了一个最优设计方案——用FPGA的硬件逻辑实现A/D数据采集的控制，数据传输等一系列功能，最后详细的论述了设计的过程，以及在SOPC开发环境中的实现步骤。关键词：FPGA；NIOS-II；数

2、据采集；定制外设A/DDataAcquisitionInterfaceDesignandImplementationInNIOSSystemTangZhongchen,ZhouFeng,HuangZirui（DepartmentofPhysics,HubeiNormalUniversity,HuangshiHubei435002,China）Abstract:ThispaperdiscusseshowtheA/DDataAcquisitionPeripheralInterfacecustomizationinNIOSSyste

3、m.ThispaperfirstdiscussestheoptimalwayindesigningexternaldataacquisitionintheNIOSsystembasedonFPGA.Inconsiderationofthecomplexityofdesign,performance,resourceutilizationandotherfactors,Thispaperdescribesthedesignofanoptimalprogram--usinghardwarelogicofFPGAtoachievec

4、ontrolingA/Ddataacquisition、datatransmissionandotherfunctions,finallythepassagedetailedexpositionofthedesignprocessandtheimplementationstepsinSOPCdevelopmentenvironment.Keywords:FPGA；NIOS-II；customizeddata；acquisitionoutside1引言随着电子技术的发展，电子系统设计的规模和复杂程度不断的加大，与此同时，人们对电

5、子产品的各方面性能的要求都在不断的升高，对于开发商来说，以最快的速度，开发出满足市场需要的电子产品是最根本的目的。显然，传统的硬件、软件单独设计的方式很难满足人们这种快速增长的需求。近年来，电子行业提出了软硬件协同起来进行设计的思想，SOPC就是在这种需求下由ALTERA公司提出的一种软硬件协同设计的解决方案。它将硬件的设计集中到一个高度集成的FPGA芯片中，对于特殊的应用设计，可以根据需要灵活的配置系统的硬件。而这一目标的实现是基于NIOS处理器以及其他一些用户可选的IP核。虽然这种方法，给设计带来了极大的方便，但是现有IP

6、核并不能总是能够满足用户的需要。因此，进行SOPC开发，很有必要学习一下定制NIOS外设的方法和技巧。本文就是基于这种目的，详细的论述了在NIOS系统中A/D数据采集接口的设计与实现，以供大家参考。1问题的提出在NIOS系统中实现外部模拟数据的采集，可以有很多种方法，比较传统的是，在外部由一个控制器控制数据采集的过程，然后再利用标准的接口和上位机连接，进行数据传输，实现数据的采集。比较常见的标准接口有串行口、USB口。但是在FPGA中实现这些接口逻辑不仅复杂，而且还需要外部主控制器来控制数据的采集和传输。对于NIOS系统而言，

7、它是建立在有着大量逻辑资源的FPGA芯片上的，如果用它实现复杂的逻辑，然后还要外部控制器的配合，而目的只是进行外部数据的采集，显然这是不可取的。如果能够有一种简单的方法，不仅可以满足用户的设计要求，而且不需要其它的外部主控制器，这将是一种很好的选择。因此，最好的方式应该是直接在FPGA芯片上根据需要灵活的去实现控制逻辑接口。如上所述，在FPGA上系统中，实现对外部A/D数据采集电路的控制接口逻辑，由于其逻辑功能不是很复杂，采用自定义的方式将是非常可取的。采用这种方法进行设计有两种途径。①从软件上去实现。这种方案将NIOS处理器

8、作为一个主控制器，通过编写程序来控制数据转换电路，实现数据采集。采用这种方法，在实现的时候会出现一些问题，由于NIOS处理器的工作频率相对于外部设备来说要高出许多，因此，我们无论是采用查询的方式还是采用中断的方式，都会造成CPU资源极大的浪费，用查询的方式CPU将会出现大量的