基于FPGA的光电数据采集和处理采集系统设计(12)

基于FPGA的光电数据采集和处理采集系统设计

图2-7 ADS1115的电路图设计

2.3 显示模块

显示模块在FPGA的开发板自带了，基于方便考虑所以我们就直接选用FPGA上面的LCD1602。所以方便使用和集成。除此之外，它还有一些其他的优点：

1）显示质量高

由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新新亮点。因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。

2）数字式接口

液晶显示器都是数字式的，和FPGA系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。 3）体积小、重量轻

液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。

4）功耗低

相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上，因而耗电量比其它显示器要少得多[6-7]。

基于FPGA的光电数据采集和处理采集系统设计

3 FPGA可编程逻辑器件

在本设计中的主要的重点就是FPGA，需要用它来驱动ADS1115和DAC8571，虽然用它实现的功能不是很多，用它实现的功能一个是I2C协议中的读信号，另外一个是I2C协议中的写信号，但是由于FPGA芯片的可复制性比较高，它运行程序可以并行运行，所以如果需要再用多加个模块的时候，就可以直接加到FPGA芯片之中，这样就可以增加系统的集成性和可操作性。从而大大简化了电路板的复杂程度。下面介绍一下他的结构、特点以及设计方法。

3.1 FPGA简介

在可编程逻辑器件芯片内部，按一定的排列方式集成了大量的门和触发器等基本逻辑元件。使用者可利用特定的计算机开发工具（软件包和硬件电路、编程电缆）对其进行加工，即按设计要求将这些芯片内部的元件连接起来（此过程称为编程或设置），使之实现完成某个数字逻辑电路或系统的功能，成为一个可在实际电子系统中使用的专用集成电路（ASIC）随着集成电路工艺的日臻完善，集成度急剧攀升，功能日益强大。可编程逻辑器件广阔的应用前景备受业内人士的瞩目。由于其内部结构的不同，目前应用较广泛的有CPLD和FPGA。

目前，很多学校和公司都开发了可编程逻辑器件实验板，这些实验板上采用了如下几个公司的产品：Xilinx 公司，主要产品为FPGA和CPLD，目前各学校和公司制做实验板的常用芯片为FPGA 4000系列，Spartan XCS05和XC95108系列CPLD。Lattice 公司 该公司已经和AMD公司合并，该公司生产GAL和CPLD产品，目前各学校和各公司制作实验板的常用芯片为ISP1016和可编程开关GDS14.。AMD 公司，该公司生产MACH系列产品，常用芯片为MACH4-128和MACH211SP-15JC。Altera 公司，该公司生产FPGA和EPLD，常用芯片为EPLD7000系列产品7128和FPGA10K系列产品10K10Lattice公司介绍：Lattice是ISP（在线可编程）技术的发明者，ISP技术极大的促进了PLD产品的发展，80年代和90年代初是其黄金时期，但很快被Xilinx，Altera超过。与ALTERA和XILINX相比，其开发工具比略逊一筹。中小规模PLD比较有特色，种类齐全。99年收购Vantis（原AMD子公司）,2001年收购Lucent微电子的FPGA部门，是世界第三大可编程逻辑器件供应商。目前Lattice公司在上海设有研发部门[8]。

3.2 FPGA基本内部构造及功能分析

FPGA是可编程逻辑器件，属于特殊ASIC芯片的一类，是在PAL、 GAL等可编程逻辑器件基础上发展起来的。同以往的PAL、GAL等相比较:FPGA的规模比较大，适合于时序、组合逻辑等电路应用场合，可以替代几十块甚至上百块通用分立IC芯片，