基于ARM+FPGA控制的LTC2207采集應用

4 仿真驗證[5]

采用QuartusII軟件中的調試工具SignalTapII邏輯分析儀進行仿真驗證。當采集輸入為0.453 V直流量時，FPGA采集的數據仿真如圖5所示。

可以觀察數據3337h、3333h、332Bh、3 337h等變化不大，僅在低5位有所變化。根據A/D采集原理，輸入電壓/參考電壓=采樣值/216。所給參考電壓是2.25 V，采樣值若取以上數據中的3 334h(在相對穩定的數據中任取一個)，轉換成十進制為13 108，代入以上公式： 13108×225/65536=0.45。得到FPGA讀到的數據計算的輸入電壓是0.45 V，而此時測得的實際輸入電壓是0.453 V。誤差很小，約為0.6%，基本由噪聲所致，采得的數據比較精確。

當采集輸入為1.125 V直流量時，FPGA采集來的數據仿真如圖6所示。同理若取其中的7FE0h，此時算得的誤差約為0.8‰。

當采集輸入為1.16 V直流量時FPGA采集來的數據仿真如圖7所示。

從圖中可發現此輸入下數據已經達到滿值(輸入超過1.125 V)，OF為高，說明數據有溢出。

當采集輸入是由信號發生器給的200 kHz正弦信號時FPGA采集來的數據仿真如圖8所示。

由一個周期采樣點數公式N=Tsig/Tsam=fsam/fsig，知此輸入頻率下采樣點數為40 MHz/200 kHz=200，若看坐標-250處的0F17h，則找出一個周期后的那個數是不是和初始值相同。FPGA坐標為150時的數據仿真如圖9所示。它處在坐標150的位置為0F07h，和0F17h相差很小。取對應的多組數觀察都證明對模擬信號的數據采集亦是比較正確的。

圖5 當采集輸入為0.453 V直流量時FPGA采集來的數據仿真

圖6 當采集輸入為1.125 V直流量時FPGA采集來的數據仿真

圖7 當采集輸入為1.16 V直流量時FPGA采集來的數據仿真

圖8 當采集輸入為200 kHz正弦信號時FPGA采集來的數據仿真

圖9 FPGA坐標為150時的數據仿真

結語

針對A/D轉換芯片LTC2207，詳細描述了以FPGA和ARM作為控制器的采樣設計。采用FPGA直接對A/D進行配置，避免了采用DSP、單片機等進行配置的傳統方式[6]，因而設計靈活、簡單、通用性強。通過對采集來的數據進行仿真驗證，發現在ARM和FPGA的控制下16位A/D芯片LTC2207得到了很好的采集應用。