基于FPGA的智能溫度采集控制器

3智能溫度采集器的實現

系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境。本課題硬件設計采用XILINX公司SPARTAN-3器件開發(fā)板進行編程驗證，其特性如下：(1)具有二十萬門，十二個嵌入式18x18乘法器支持高性能DSP應用，216 Kbit的塊RAM，50 MHZ內部時鐘晶振；(2)板上2Mbit Platform Flash；(3)八個開關，四個按鈕，八個LED，四個七段顯示；(4)串口，VGA口，PS/兩個鼠標/一個鍵盤口；(5)三組各40個引腳的擴展連接；(6)三個強電流的電壓整流器(3.3V，2.5V，1.2V)；(7)配合JTAG3編程線和Xilinx的P4MultiPRO線。系統(tǒng)硬件設計采用Verilog HDL設計語言，設計流程在Xilinx公司提供的開發(fā)工具ISE中完成，配合MODELSIM SE仿真工具。SPARTAN-3開發(fā)板上使用MAX3222電平轉換器，轉換RS-232C的EIA電平+12V與TTL電平+3.3V。在本系統(tǒng)中，由于串口通訊的雙方都是自訂制的，因此本課題中的RS-232C的串行傳輸波特率選擇使用了PC機所能達到的最快傳輸速度：115200 bit/s。上位機軟件編程采用VC++ 6.0。

控制器邏輯功能流程圖。首先設計各個硬件模塊，其中主控模塊狀態(tài)機先只實現一些基本功能指令的流程控制，仿真測試單獨的模塊。然后連接各個模塊組成完整的硬件電路并進行一些基本功能指令的測試。再利用串口調試助手及示波器檢驗硬件電路對一線總線上單個DS18B20的初始化(INITAILIZATION)、發(fā)送匹配ROM命令(MATCH ROM)、發(fā)送溫度轉換命令(CONVERT T)、發(fā)送引腳讀取命令(READ SCRATCHPAD)、發(fā)送讀時隙脈沖(READ TIMESLOTS)的操作結果。串口調試結果正確后聯合上位機程序實現最基本的“Read Temperature”功能。上位機調試結果正確后硬件電路繼續(xù)添加其他功能，調試“搜索ROM命令(SEARCH ROM)和讀取ROM ID命令”，在FSM中實現搜索算法將溫度采集擴展至一線總線上多個DS18B20。整個系統(tǒng)邏輯框圖可見圖2。

圖2、智能溫度控制器邏輯功能流程圖