高速便攜式RS 232／422信號模擬器設計
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2. 2 電源管理電路模塊設計
信號模擬器既有USB接口供電，也有AC／DC適配器供電，同時還有著電池供電，這里供電電源的管理顯得異常重要。在電源管理電路的設計中，首先要有電源排序和自動切換電路，當同時存在這三個電路供電時，要求能自動切斷AC／DC和電池供電，無縫的轉向USB供電。當USB接口不供電時，轉向了AC／DC適配器供電，最后才是電池供電。整個過程的供電順序是USB供電→AC／DC供電→電池；其次是要求能夠對供電電路的狀態和信息進行監控。電源管理電路模塊要求能提供供電是來自USB接口、AC／DC適配器或是電池的信息，當是電池供電時，還需要提供電池的電量信息，即電池還剩余多少電量；最后，還要有鋰離子充電電池的放電和充電的管理。為保護鋰離子電池因過度放電而無法再次使用，當電池放電到終止電壓時，自動切斷供電電路，使電池供電電路處于斷開狀態。當插入AC／DC適配器和USB接口供電時，電源管理電路模塊可以對電池進行充電，同時，電池的放電是一個電源逐漸衰減的過程，還需要對電源進行穩壓。鑒于這些原因，電源管理電路模塊的設計是本文的重難點之一。本系統中電源管理電路模塊原理圖如圖3所示。本文引用地址：http://www.104case.com/article/185416.htm
2. 3 FPGA核心控制電路模塊設計
FPGA核心控制電路監控以上各電路模塊的工作狀態，隨時準備接收來自它們的數據和命令，并進行相應的控制。它包括了控制部分和串行數據生成部分，控制部分是在FPGA芯片內部嵌入Alter公司提供的NIOSⅡ的處理器IP軟核，利用QuartusⅡ軟件內部的SOPC工具生成FPGA內部的控制電路。串行數據生成部分利用VHDL硬件編程語言編制了波特率發生器和并串轉換模塊生成RS 232／422串行信號數據。所有的控制電路都是通過軟件定制在一片FPGA芯片內，外圍電路比較簡單，除了正常的程序加載電路和程序存儲芯片，僅需要一片時鐘芯片即可。FPGA核心控制電路原理圖如圖4所示。
3 系統軟件設計
3．1 波特率和串行數據產生模塊設計
串行數據產生模塊負責生成符合格式設置要求的串行數據，如起始位，數據位，效驗位，停止位等。它主要是把控制器發送的并行數據轉換成串行數據，并根據控制器發送的效驗位，停止位等設置命令來設置數據的格式，以來自波特率產生模塊的16倍的波特率作為全局時鐘，生成要模擬的RS 232／422信號數據。
波特率產生模塊根據控制器發送的命令數據來產生符合要求的波特率。在本系統中，要求產生24種標準和非標準的波特率，其中標準的波特率16種，非標準波特率8種，最高的波特率達到1 Mb／s，這樣利用常規的分頻器不能滿足要求。
依據DDS(直接數字頻率合成)的原理，結合積分分頻電路，設計了頻率字累加器，通過從NIOSⅡ控制器輸入的頻率字來控制累加器的累加步長，將累加器輸出的最高位作為輸出的時鐘信號的方法實現所需要的波特率時鐘，此時輸出的時鐘即可作為串行數據產生模塊的全局時鐘，也就是16倍的波特率。同時為了提高時鐘的精確度，降低誤碼率，在系統時鐘(這里采用的是22 11 8 4 MHz)進入分頻器以前，利用PLL倍頻電路提高時鐘的頻率。
波特率和串行數據產生模塊在FPGA內部的原理實現框圖如5圖所示。它的實現是采用VHDL硬件描述語言實現的，框圖中每個小的模塊代表VHDL語言編制的模塊程序。
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