基于FPGA的通用可逆计数器的设计及实现

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ｔ 即 Ｂ Ｃ接头） ｏ ｒ Ｎ 保证 了接人信号在传输过程 中的质量 ， 之后经 过一级施 密特 触发 器 滤 除 噪声 ， 后 为 了更 好 的 之 保护 ＦＧ Ｐ Ａ延长其使用寿命和低功耗 ， 串接 了２０ ０ Ｑ电阻 将 ５Ｖ ｒＬ电平 与 ３３ＶＣ Ｓ电平匹配 后接入 ＦＧ ｒ ． ＭＯ Ｐ Ａ。 ２３ 串 口 、 示及按键 控制 部分 ． 显 串 口采用 改 良版 的 Ｍ Ｘ ３ Ａ ２２芯片 Ｍ Ｘ ２２ 它具有 Ａ ３３。 低功耗 ， ３ ３Ｖ供 电 的特 点 ， 以与 Ｆ Ｇ 可 ． 可 Ｐ Ａ直 接 挂 接 。
（） ２ 测频模 块 的预 置测 试 时 间 Ｇ ｔ —Ｐ为 １ 不 可 调 ａ ｅ ｓ 整， 由等精 度测 频法 可 知 ， ｌ 在 ｓ内的计 数 值就 是 被 测 信 号 的频率 。 （） ３ 占空 比测 试模 块 的测试 时 间 Ｇ ｔ ａ ｅ为 １， 被 测 ｓ在 信 号高 电平 时 间内时钟 信 号计 数 结果 为 Ｍ ， ａ Ｇｔ ｅ内时钟 信号计数 结果 为 Ⅳ， 占空 比为 Ｍ／ 其 中 则 Ｎ，
来自百度文库
ＦＧ Ｐ Ａ采用 Ａ ｔ 公 司的 Ｃ ｃ ｎ ｌｍ ｅ ｙｌ ｅ系列 的 Ｆ Ｇ 型号 ｏ Ｐ Ａ， 为 Ｅ ３ １Ｑ ４ 。它拥 有 １４ ８ 逻辑 单元 （ Ｅ 、０ ｂｔ ＰＣ ６ ２０ ５０ 个 Ｌ ）５４Ｋ ｉ 的嵌 入式 Ｒ Ｍ、 Ａ ４个可 编程锁 相 环 （ Ｌ ） ２ 个 全 局 时钟 Ｐ Ｌ 、０
张 寅 赵 剡 秦 超
（ 京 航 空航 天 大 学 仪器 科 学 与 光 电 工程 学 院 ， 京 １０９ ） 北 北 ０ １１
摘
要： 计数器作为一种数据采集设备， 是各领域测量 系统的重要组成部分。针对传 统计数器功能单一 ， 电路复杂、 调试 困难 ． 设备 升级、 维护成本高
的缺点 ， 本文研究开发了一种基 于 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ的通用可逆计数器 ， 实现可逆计数、 频率测量和占空比测量等功能 ； 并通过实验测试验证了该设计 的可行性 及
准 确性 ； 已经 成 功 应 用 于惯 性 测 量 单 元 的测 试 系 统 ， 为其 他 领 域 的测 试 系 统 中可 逆 计 数 器 的设 计 提 供 了参 考 和 依 据 。 也
关键词 ： 可逆计数器 ；Ｐ Ａ； Ｆ Ｇ 计数 ； 频率测试 ； 占空 比测试 ； 惯性测量单元
２ 硬件设计
网络 、３ 个 可 用 Ｉ 脚 、 １６ ｏ管 支持 １５Ｖ、 ． ２５Ｖ、． ． １８Ｖ、 ． ３０ Ｖ ３３Ｖ电平 ， 、． 无需外 接上下 拉 电阻 。丰 富的 Ｌ Ｅ单 元及 １ ０管脚让 可逆计数 器 的全 部功 能集成 在 ＦＧ Ｐ Ａ内部 变得 可实现 ， 同时简化 了硬 件 设计 ， 短 了调试 硬 件 的 时 间。 缩 ５４Ｋ ｉ的存储 单 元 也 使 的数 据 存 储 变得 更 加 简 单 ， ０ ｂ ｔ 由 于计数 结果本身 占用空 间不大 ， 以不用外 接 Ｒ Ｍ 即可 所 Ａ 满足对数 据的存储 要求 。４个 Ｐ Ｌ 用 于对外 接 晶振 的 Ｌ可 倍 频 ， 以使用 户简单切 换量程 ， 可 对高频 脉 冲可 以使 全局 时钟 在外接 ５ Ｉ 晶振 的情 况下最 高倍 频至 １０ Ｈ ， ０Ｍ－ Ｉ ｚ ３０Ｍ ｚ 足 以满 足绝大 多数测量 系统 的计数要 求 。 ２２ 信 号调理 ． 信号接人采 用 同轴 电缆 连接 器 （ ａｏｅ Ｎ ｔ ｏｎｃ Ｂｙｎｔ ｕ Ｃｎｅ—
张 寅等 ： 于 基
的通 用 可逆 骨 数 器 的 设 骨及 实现
显示器 采用较 通 用 的 Ｌ Ｄ模块 Ｒ １０ Ｃ 其控 制 接 口如 Ｃ Ｔ６２ ，
表 １ 示，Ｄ 所 Ｖ Ｄ为逻辑 电源 ， ０为亮 度 调整 ， Ｌ 、 Ｌ Ｖ Ｂ １ Ｂ ２为 背光 电源 。通过对 此模 块进行 读写控 制 即可显示计 数结 果 。按 键部 分 采 用 分 立 的按 键 ， 于 选 择 测 量 模 式 （ 用 计
本文研 究 开 发 的 计 数 器 以 Ｆ ｌ 为 核 心 ， 接 ５ ｅＡ 外 Ｏ Ｍ ｚ Ｈ 晶振 ， 挂接 串 口模 块 、 显示 模 块 、 按键 模 块 和 信号 调 理 模块 ， 体方案 如 图 １ 整 所示 。
图 １ 可逆 计 数器 硬 件 设 计 方 粟
２１ ＦＧ ． Ｐ Ａ的选 型
ｖ Ｏ Ｒ Ｓ
ＲＷ
Ｅ ＤＢ Ｏ—ＤＢ ７ Ｂ Ｉ Ｌ Ｂ２ ｌ
３ 软 件设计
本系统 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ程序采 用 Ｖ Ｄ 语 言 在 Ａｔ ａ的 Ｑ ａ Ｈ Ｌ ｌｒ ｅ ｕｒ — ｔ 环 境 中编写 。图 ２ 示 了 ＦＧ 内部 各软 件模 块 之 ｕ１ ｓＩ 显 ＰＡ 间 的相互关 系 ， 中左 边为 信号测 试模块及 控制 模块 ， 其 右 边为 计数器 的显 示及 通信 。
Ｎ＝１ ／ ＝１ ０ ００ ０ ０ ００ ０ ｏ ×５００ ０ ＝５ ００ ０ ｘ （） ２
一。 ～ 。
功 能
ＧＮＤ
Ｖ ＤＤ
数 、 频 、 占空 比） 测 测 和切换显 示通道 。
表 １ ｆｌ６ ２ 、 ０ Ｃ接 口列 表 １
各功 能模块 的结 果存 储 在 不 同 的存 储 区 域 ， 显 示 供 和通信使 用 。 ３ ２ 显示 和通信 模块 ．
《 计量与澳 试技术》０ ｏ年第３ ４ ２１ ７巷第 １ ２期
基 于 Ｆ Ｇ 的 通 用 可 逆 计 数 器 的 设 计 及 实 现 ＰＡ
Ｄｅｉｎｏ ｎｒｌ ｕｐ ｓ ｖｒｉｌ Ｃ ｕ ｔ ａｅ ｎＦ Ｇ ｓ ａＧｅｅａ ｒｏｅＲｅｅｓ ｅ ｏ ｎｅ Ｂ ｓｄｏ Ｐ Ａ ｇ ｆ Ｐ ｂ ｒ