FPGA在激光測速靶中的應用
加入技術交流群
AD7482是ADI公司推出的一款12位高速、低功耗逐次逼近式A／D轉換器，配有一個并行接口，最高吞吐量可達3MSPS。該器件內置一個低噪聲、寬帶寬采樣一保持放大器，可處理40 MHz以上的輸入頻率。
3．3 存儲器的選擇
可作為固態記錄器件的半導體件有多種，主要包括SRAM，DRAM，FRAM，FLASH等幾種器件。由于采集的時間短，數據容量小，采用SRAM就能滿足應用。N08T1630C1BT是NanoAmp Solutions公司一款低功耗512 k×16 bit SRAM，它有19位地址線，16位數據線，邏輯控制簡單且易實現。本文引用地址：http://www.104case.com/article/192018.htm
4 主要模塊邏輯實現
FPGA設計主要包括3個模塊部分：A／D轉換器控制模塊、SRAM控制模塊和計時器模塊。系統工作過程為：觸發信號觸發后，FPGA控制A／D轉換器開始采集，同時將A／D轉換到的數據存儲到SRAM中，200μs后FPGA控制A／D轉換器停止采集，等待下一次觸發信號的到來。
4．1 A／D轉換器控制模塊
AD7482的主要控制信號有：片選(CS)、讀信號(RD)、啟動轉換(CONVST)、忙信號(BUSY)。其中，片選(CS)、讀信號(RD)控制轉換結果讀取；啟動轉換(CONVST)控制啟動轉換過程；忙信號(BUSY)標志AD7482正處于轉換過程。AD7482滿額度工作時的轉換時間(conversion time)為300 ns，其中，跟蹤保持獲取時間(track-and-hold acquisitiontime)為70 ns．轉換結果存取時間為30 ns。實際應用中，2MSPS的采樣頻率就能滿足系統的要求，CONVST控制轉換開啟關閉，CS和RD連接在一起控制轉換結果的存取，編寫VHDL程序，在QuartusII軟件中仿真，仿真結果如圖3所示。
圖3中，convst跳轉為低電平時，AD7482開始模數轉換，rd跳轉為低電平時，將轉換的結果讀取到SRAM中。
4．2 SRAM控制模塊
A／D轉換器每轉換一次，FPGA控制A／D轉換器將轉換的結果讀取存儲到SRAM中。N08T1630ClBT的主要控制信號有：片選(CE)、寫使能(WE)、輸出使能(0E)、高字節使能(UB)、低字節使能(LB)。N08T1630C1BT的寫時序為：確定地址=>拉低CE=>拉低WE一>將要寫入的12位數據置于數據線上=>拉高wE。電路中將N08T1630C1BT的片選(CE)端和寫使能(WE)端連接到一起，由FPGA發出的rd信號進行控制，即可完成A／D轉換結果的數據存儲，編寫相應的VHDL程序，在QuartusII軟件中仿真，仿真結果如圖4所示：rd跳轉為低電平時，數據寫入SRAM，SRAM的地址位加一。
4．3 計時器模塊
由于啟動靶和終止靶之間的距離s是已知的，只要能測出子彈通過啟動靶和終止靶之間的時間t，就可利用v=s／t測出子彈的速度。用VHDL語言編一以啟動靶觸發信號為啟動信號和以終止靶觸發信號為停止計數的計時器，便可得出子彈通過啟動靶和終止靶之間的時間。計數器的編程很簡單，在此就不再多作說明。
5 結論
通過對激光測速靶數據采集系統的改進，采用FPGA控制A／D轉換器來完成數據采集，以代替現成的數據采集卡，具有電路簡單、易于擴展、體積小等優點，大大降低了測速靶的成本，進一步增加了系統應用的靈活性。
評論