基于FPGA的串行总线的信号发送卡设计.pdf

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1、·信息技术·赵宏钧，等·基于FPGA的串行总线的信号发送卡设计基于FPGA的串行总线的信号发送卡设计赵宏钧，陆健，张乐年(1．河南中烟工业有限责任公司许昌卷烟厂，河南许昌461000；2．南京航空航天大学机电学院。江苏南京210016)摘要：研究了以FPGA为核心的串行总线信号发送卡；介绍了一种用于烟草设备自动控制系统的硬件结构及主要芯片的选型；阐述了串行总线的主要硬件电路模块及实现方法。设计的硬件系统结构紧凑，满足信号高速传输的实时性和准确性，适应了市场需求。关键词：FPGA；串行总线；烟草设备中图分类号：TH12文献标志码：B文章

2、编号：1671．5276(2013)06．0154。04DesignofSignalTransmissionCardBasedonFPGASerialBusZHAOHongdun，LUJian，ZHANGLe—nian(1．XUchangCigaretteFactory，HenantobaccoindustryCo．，Ltd．，Xuchang461000，China；2．NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，CollegeofMechanicalandElectricalEngin

3、eering，Nanjing210016，China)Abstract：ThisarticlestudiesthesignaltransmissioncardoftheserialbuswithFPGAascoreelement，introducesthehardwarestructureofthesystemandmainchipselectionandelaboratesthemainhardwarecircuitmodulesandmethods．Thehardwaresys-temischaracteristicofcompa

4、ctstructureandhigh—speedreal—timecommunicationandaccuracy．Itmeetsthemarketdemand．Keywords：FPGA；serialbus；tobaccoequipment。努力自主创新2电平转换电路设计、实现重点跨越成为引领未来科学技术⋯⋯⋯⋯⋯发展的方向，烟草产业同样需要技术创新。在自动化程度本课题为信号发送卡选用的是Lattice公司生产的越来越高的市场环境下，烟草设备自动化程度的提高也迫LFXP一6型FPGA芯片，该芯片支持3．3V的电平，而PCI接口在眉睫

5、。基于FPGA的串行总线系统是烟草设备自动化芯片CH365支持的是5V的电平，为了使PCI接口电路能与控制的核心系统，其硬件部分主要包括信号发送卡和信号FPGA芯片成功对接，需在CH365芯片和FPGA芯片之间添接收卡，本文主要讨论信号发送卡的设计。信号发送卡通加一个电平转换芯片，这种根据芯片各自的电气特性设计的过PCI接口，插入工控机的PCI插槽中，实现将图像处理电路，能使FPCA顺利的读取PCI总线上的数据，进行下一步结果的并行信号转为串行信号发出；远程的信号接收卡通操作。该电平转换芯片选用的是SN74CB3T16210型号的芯过

6、带有连接器的双绞线和发送卡相连，将串行信号再转成片，该芯片的一些特点已有介绍。电平转换电路的原理图如并行信号经过驱动后通过扁平电缆和剔除阀相连接，实现图1所示。将信号发送卡传来的串行信号还原为并行信号，并发送给在图1中，电平转换芯片SN74CB3T16210的数据输剔除阀，同时驱动阀工作。这样，工控机通过基于FPGA出引脚1B1—1B7与FPGA的1／O引脚1／040一I／O47相的串行总线控制远程剔除阀工作。连，编号为32的GND端口和FPGA的编号为79的GND基于FPGA设计的串行总线的信号发送卡能实现实端口相连；芯片的地址输出

7、引脚1B9、1BIO、2B1—2B7和时高速通信，简化设备，有效降低设备的误剔率，提高生产2B9与FPGA的I／0引脚I／048一I／053、I／055—57和L／效率。本文将介绍信号发送卡的原理设计。060相连。这一连接成功的实现了电平转换，当工控机有1信号发送卡原理设计图像数据处理结果信号输出时，FPGA能通过CH365成为PCI总线的从设备，从总线接收数据处理结果信号。信号发送卡的硬件设计采用FPGA为主要核心部件。信号发送卡的电路设计要求主要有三点：1)成为PCI总3端口地址设定与串行速率调节电线的从设备，接收工控机发出的并行

8、异物剔除信号；2)将路设计接收的并行信号转为串行信号发出；3)保证发出的串行信号的实时性与完整性。根据以上的功能需求设计的信本课题选用了DS一8和DS-4型的两个拨码开关，其号发送卡原理图主要由电平转换电路，端口地址设定