1、基于的控制器的設(shè)計(jì)電子質(zhì)量（第期）基于的控制器的設(shè)計(jì)任興暉，陳永超，石浩，劉子敬（山東科技大學(xué)電氣信息系，山東濟(jì)南），正，）摘要：在了解的基本原理后，以硬件描述語言在的軟件中進(jìn)行電路設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了高速數(shù)據(jù)的緩存和傳輸。（即現(xiàn)場可編程邏輯門陣列）具有速度快、低成本、低功耗、調(diào)試簡單等優(yōu)點(diǎn)。該文介紹了一種基于的控制器各模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程，該控制器設(shè)計(jì)靈活、工作穩(wěn)定可靠、成本低廉。可以實(shí)現(xiàn)的方便控制。關(guān)鍵詞：；控制器；中圖分類號(hào)：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：文章編號(hào)：（）：（），：；：（）引言具有容量大、體積小、速度快等優(yōu)點(diǎn)，但是有比較嚴(yán)格的時(shí)序要求，邏輯控制比較復(fù)雜，這就需要有一個(gè)專門的控制器。而具

2、有可重構(gòu)、速率高、接口多等特點(diǎn)，基于的控制器設(shè)計(jì)能夠在很大程度上簡化設(shè)計(jì)方法，縮短開發(fā)周期【。以往有很多關(guān)于控制器設(shè)計(jì)的文章，但很少從時(shí)序分析的角度考慮讀寫數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，本文應(yīng)用構(gòu)建控制器，并對(duì)與構(gòu)建的模型進(jìn)行時(shí)序分析，完成功能仿真和時(shí)序仿真，最終通過板級(jí)調(diào)試實(shí)現(xiàn)的正常讀寫?；诘拇鎯?chǔ)器控制模塊的設(shè)計(jì)控制模塊的設(shè)計(jì)如圖所示，本模塊中時(shí)鐘頻率設(shè)計(jì)為。當(dāng)頻率較高時(shí)，更加需要嚴(yán)格控制時(shí)鐘時(shí)序，數(shù)據(jù)、地址和控制總線的時(shí)序關(guān)系也需要進(jìn)行嚴(yán)格控制，以防止通信故障的產(chǎn)生。通過平臺(tái)來設(shè)計(jì)的控制模塊，它內(nèi)部包含了多個(gè)子模塊，分別實(shí)現(xiàn)不同的邏輯功能。首先需要設(shè)計(jì)一個(gè)狀作者簡介：任興暉（一），男，碩士研究生研究方向

3、為電力系統(tǒng)自動(dòng)化。態(tài)控制模塊，它實(shí)現(xiàn)的功能包含上電初始化和固定時(shí)間進(jìn)行刷新，還有寫人數(shù)據(jù)和讀取數(shù)據(jù)等狀態(tài)的控制佇】。在程序設(shè)計(jì)時(shí)，就需要設(shè)計(jì)狀態(tài)機(jī)，它包括兩個(gè)不同的狀態(tài)：個(gè)是用來實(shí)現(xiàn)初始化的狀態(tài)；另個(gè)是工作時(shí)狀態(tài)的控制。設(shè)模塊名為，還需要對(duì)的命令控制模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)為。它需要在狀態(tài)模塊的不同狀態(tài)控制下，發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)和地址信號(hào)。設(shè)定控制信號(hào)包括、，地址信號(hào)是。數(shù)據(jù)總線是通過數(shù)據(jù)讀寫模塊進(jìn)行控制的，它也需要狀態(tài)控制模塊的限制。的初始化的上電初始化可分解為：首先，的輸入穩(wěn)定期時(shí)間需要等待斗，然后預(yù)充電處理，再進(jìn)行多于個(gè)的預(yù)刷新周期，最后再配置模式寄存器，即實(shí)現(xiàn)讀與寫的配置。該模式寄存器，通過修

4、改地址即可實(shí)現(xiàn)操作模式的變化，如圖所示。電子質(zhì)量（第期）基于的控制器的設(shè)計(jì)啪咖：圖控制器視圖圖的初始化時(shí)序如圖所示，的初始化包含個(gè)狀態(tài)，當(dāng)達(dá)到最后一個(gè)狀態(tài)時(shí)停止，結(jié)束初始化的狀態(tài)。第二個(gè)工作狀態(tài)將被啟動(dòng)，這樣便實(shí)現(xiàn)了狀態(tài)機(jī)的控制。圖初始化的狀態(tài)機(jī)視圖工作時(shí)不同狀態(tài)相互轉(zhuǎn)換的狀態(tài)機(jī)如圖所示，初始狀態(tài)設(shè)置為狀態(tài)。用戶需要規(guī)劃好它的控制、數(shù)據(jù)和地址總線之間的關(guān)系。在不同信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，如讀與寫的請(qǐng)求，自刷新的信號(hào)等，它們都對(duì)應(yīng)狀態(tài)機(jī)中的不同狀態(tài)響應(yīng)（女日?qǐng)D所示）。圖正常工作狀態(tài)機(jī)視圖明緩存囂的設(shè)計(jì)圖所示是的底層控制模塊設(shè)計(jì)的級(jí)視圖。用戶還需要添加其他模塊與外部鏈接完整實(shí)現(xiàn)讀寫數(shù)據(jù)的功能，配置相關(guān)模塊才可

5、以實(shí)現(xiàn)。在數(shù)據(jù)傳輸速率很高的情況下，還應(yīng)加入緩存器，對(duì)輸入和讀出的數(shù)據(jù)起到緩存的作用，達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊恢滦裕乐箓鬏斿e(cuò)誤田。本文采用了寫入緩存和讀緩存。數(shù)據(jù)的讀和寫入都是以個(gè)字節(jié)（也就是為單位，設(shè)置如果的存儲(chǔ)量超過個(gè)字時(shí)，發(fā)出寫入信號(hào)，將數(shù)據(jù)寫入中。相反，當(dāng)讀緩存中數(shù)據(jù)量低于個(gè)字時(shí)（半空狀態(tài)），對(duì)進(jìn)行讀數(shù)據(jù)的請(qǐng)求，由此能夠確保數(shù)據(jù)的不間斷傳輸。由圖可知，當(dāng)寫數(shù)據(jù)的時(shí)候?qū)?shù)據(jù)送人：里，后面有相應(yīng)的判斷邏輯，計(jì)算數(shù)據(jù)量，然后進(jìn)行寫請(qǐng)求，將數(shù)據(jù)寫入里面。固定的時(shí)間再將里面的數(shù)據(jù)送到，然后再通過串口發(fā)給機(jī)。鎮(zhèn)相環(huán)和復(fù)位處理模塊鎖相環(huán)和復(fù)位處理模塊，其重要功能是用來控制鎖相環(huán)和復(fù)位信號(hào)。鎖相環(huán)根據(jù)外部電

6、路提供的時(shí)鐘，能夠產(chǎn)生不同頻率的時(shí)鐘來滿足不同模塊對(duì)時(shí)鐘的要求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步采集與傳輸功能，如圖所示。基于的控制器的設(shè)計(jì)電子質(zhì)量（第期）：圖的控制模塊圖以及復(fù)位處理模塊串口發(fā)送底層模塊和串口波特率選擇模塊發(fā)送模塊控制與串口模塊的連接，波特率選（擇模塊設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸速率的大小和傳輸位數(shù)等，如圖所示。圖串口發(fā)送模塊在圖中，左側(cè)模塊串口數(shù)據(jù)發(fā)送波特率控制模，邏輯模塊塊，右側(cè)是控制實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸模塊及串口數(shù)據(jù)發(fā)送底層模塊。波特率設(shè)計(jì)為，數(shù)據(jù)位數(shù)為，位停止位，不設(shè)置校驗(yàn)位。一陀僅整合各功能模塊實(shí)現(xiàn)整個(gè)工程的設(shè)計(jì)，它的內(nèi)部分為鎖相環(huán)控制和復(fù)位電路模塊，控制模塊，讀和寫數(shù)據(jù)緩存模塊，其內(nèi)部包含和，減法器數(shù)據(jù)

7、寫入模塊和串口發(fā)送模塊。運(yùn)行仿真，視圖如圖所示。電子質(zhì)量（第期基于的控制器的設(shè)計(jì)圖工程頂層視圖對(duì)系統(tǒng)流程進(jìn)行介紹：時(shí)鐘和復(fù)位信號(hào)通過模塊輸入，進(jìn)行時(shí)鐘和復(fù)位控制。首先，數(shù)據(jù)輸入減法器模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算，然后傳人模塊讀取數(shù)據(jù)。從地址開始數(shù)據(jù)寫入是在寫邏輯模塊初始化后，隨后根據(jù)依次寫入中。啟動(dòng)讀邏輯是在的所有地址寫完后，讀出內(nèi)的數(shù)據(jù)放人緩存中，然后通過串口控制模塊把該中的數(shù)據(jù)通過串口依次傳輸給機(jī)。整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)了的基本存儲(chǔ)和讀寫功能。其中，讀寫時(shí)的時(shí)鐘頻率為，其他邏輯模塊的時(shí)鐘頻率為。部分程序如下：（，半，木木木）；系統(tǒng)時(shí)鐘，；復(fù)位信號(hào)，低電平有效【：；【：】；與接口；時(shí)鐘信號(hào)；時(shí)鐘有效信號(hào)；片選信號(hào)

8、；行地址選通脈沖；列地址選通脈沖；寫允許位：；的地址線：；地址總線；高字節(jié)屏蔽；低字節(jié)屏蔽：；發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)：；數(shù)據(jù)讀出緩存輸出數(shù)據(jù)總線；系統(tǒng)寫請(qǐng)求信號(hào)；系統(tǒng)讀請(qǐng)求信號(hào)；系統(tǒng)寫響應(yīng)信號(hào)，作為越的輸出有效信號(hào)；系統(tǒng)讀響應(yīng)信號(hào)，作為的輸寫有效信號(hào)：；讀寫時(shí)地址暫存器，（）地址：（）為行地址，（）為列地址：；寫時(shí)數(shù)據(jù)暫存器：；數(shù)據(jù)讀出緩存輸入數(shù)據(jù)總線；忙標(biāo)志，基于的控制器的設(shè)計(jì)電子質(zhì)量（第期）高表示處于工作中；完成標(biāo)志：；人數(shù)據(jù)總線；數(shù)據(jù)輸入請(qǐng)求，高有效輸出控制接口：】；數(shù)據(jù)輸出請(qǐng)求，數(shù)據(jù)輸出高有效數(shù)據(jù)寫緩存輸數(shù)據(jù)寫緩存輸出數(shù)據(jù)總線，系統(tǒng)控制相關(guān)信號(hào)接口；系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)，低有效程序經(jīng)過編譯、綜合后可以建立電路模塊示意圖如圖所示，輸入和輸出端口已在程序中進(jìn)行定義。、：融：呔一：！。峨：州嚏們由伽盯蜘，氣由塒蜘瞄什髓什，：一、：峨：柚翻岫乙療一蜘一】翻，一一舳刪”一掛。一一憎，璺巴磁墳一一鯽】實(shí)現(xiàn)與報(bào)告分析譯報(bào)告。圖所示為編譯流程總數(shù)報(bào)告，在該報(bào)告中可對(duì)模塊設(shè)計(jì)全編譯通過后，生成輸出全編以看到設(shè)計(jì)的實(shí)體名、型號(hào)、芯片中使用了多少資源等。一重蒙一一黧量辮塒郵舢洲：岫制自時(shí)帥塑呈磬撇蹣鎬銣岫【瞄，（）圈【吲口螄