基于FPGA的汽車油改氣電控系統的研究

　　
　　2.1時鐘邏輯模塊
　　
　　該設計中，外部輸入的時鐘為48MHz，由于設計中需要多種不同的時鐘信號，所以必須設計一個可根據采集需要任意分頻的時鐘邏輯模塊，且必須準確，才能保證整個系統的正常工作。同時采用同步時序電路，它是基于時鐘觸發沿設計，對時鐘的周期、占空比、延時、抖動提出了更高的要求。分頻器是FPGA設計中使用頻率非常高的基本單元之一。通過自主設計進行時鐘分頻的實現方法靈活性好，節省系統硬件資源，而且這種方式只消耗不多的邏輯單元就可以實現對時鐘操作的目的。
　　
　　2.2采樣控制模塊
　　
　　ADC0809轉換模塊程序流程圖如圖3所示。數據采集系統的輸入信號多數都來源于現場傳感器的輸出信號，傳感器種類不一，致使信號特性也不同。各通道信號的幅度與頻率范圍有很大的不同，高精度的、大動態范圍的A/D轉換芯片使設計更能滿足測量的需要，特別是對寬頻帶弱信號的采集顯得尤其必要。本設計中A/D轉換模塊選用了ADC0809和AD1674芯片，ADC0809主要用于節氣門信號采集，兩片AD1674芯片主要用于實際轉速信號和設定轉速信號的采集。

　　
　　2.2.1ADC0809轉換控制模塊
　　
　　當FPGA啟動數據采集時，掃描時鐘便開始工作，同時掃描周期計時器和采樣周期計時器開始計時。48MHz時鐘經過FPGA分頻得到500kHz的CLK作為ADC0809的驅動時鐘，利用狀態機實現對A/D的控制，采集過程完全按照A/D的工作時序。當單次A/D采集完成，便立即更新地址寄存器和數據寄存器。轉換完后將按照此次任務規定的采集參數進入A/D芯片前的采集模擬電路建起，等待下次采樣周期到來。
　　
　　2.2.2AD1674轉換控制模塊
　　
　　AD1674是帶有內部采樣保持的完全12位逐次逼近(SAR)型模/數轉換器，支持單極性和雙極性輸入兩種工作方式，轉換時間為10μs。根據實際工作需要，使用了雙極性輸入方式。AD1674在FPGA的時鐘信號clk、復位信號rst、狀態信號status及控制信號cs、k12x8、rc、a0的控制下采集數據。AD1674轉換器模塊是根據摩爾狀態機實現的，完成對實際轉速信號的采樣，FPGA計算出誤差和誤差變化率，然后查模糊控制表，最后將控制量變換到實際控制量上。根據實際工作需要，采用兩片AD1674，一片采集汽車發動機實際轉速信號，另一片采集汽車設定轉速信號。AD1674轉換模塊程序流程圖如圖4所示。