基于In-System Sources and Probes Editor的AD采集

1 概述

         该实例用FPGA的内部逻辑设计一个实时AD采样控制功能，该模块一方面不断的通过SPI接口采集AD芯片TLC549的模拟电压值，另一方面我们例化一个In-System Sources and Probes Editor用于在PC端查看当前采样值。

         该实验的硬件平台为特权同学的SF-CY3核心板和SF-BASE板。

SF-CY3 FPGA Cyclone III开发板 套件

http://item.taobao.com/item.htm?spm=686.1000925.1000774.16.mTv0ft&id=22439872377

SF-BASE FPGA套件子板

http://item.taobao.com/item.htm?spm=686.1000925.1000774.6.mTv0ft&id=18922263863

2 AD采样控制原理

    AD芯片TLC549的控制使用了比较简化（单向数据传输）的SPI接口，接口上只需要片选信号adc_cs_n、时钟信号adc_clk和输入数据信号adc_data。控制时序如图所示,只要每次片选有效后产生8个时钟周期依次读取AD采样数据即可。在片选信号拉低后大约1.4us（Tsu）第一个采样数据出现在adc_data上，此时时钟adc_clk上升沿可以采样数据，时钟信号adc_clk的最高频率可以达到1.1MHz。两次数据采样间隔必须大于17us（Twh）。

    逻辑实现上，使用了三段式状态机。状态TSUDL和START拉低片选信号并等待第一个转换数据出现在数据信号adc_data上；状态DTRAN进行8个串行输入数据的采样；状态STOP完成一次采样；状态TWHDL延时等待至少17us，保证两次数据采样有足够的时间间隔。

3 In-System Sources and Probes Editor例化

         因为In-System Sources and Probes Editor是Quartus II中的一个IP核，所以我们需要先对其进行设置添加，然后例化到我们的代码中。

点击菜单栏ToolsàMegaWizard Plug-In Manager。

         选择Create a new custom megafunction variation。

         在MegaWizard Plug-In Manager中，做如图所示的设置，注意在What name do you want for the output file中，需要输入一个该代码的文件名，如这里在工程目录ex8后面命名mydebug。最后点击Next进入下一步。

         如图所示，我们需要在In-System Sources and Probes Editor配置页面中，设置probe port为8bits，source port为0bits。Probe的功能是读出（对于工程设计为输出）我们的FPGA设计中的某些寄存器，而source则是写数据（对于工程设计为输入）到FPGA设计中。本实例是要实时监控查看输出的AD采样值，所以选择probe。完成设置选择Next。

         第二步EDA不需要做设置，我们来到Summary配置页面，注意要勾选mydebug_inst.v文件，这个文件里面有In-System Sources and Probes Editor的例化模板。完成这些设置后，点击Finish完成所有配置。

         回到Quartus II界面，我们点击Open File快捷按钮，找到工程目录ex8下的mydebug_inst.v文件，打开它。

         我们可以看到如下的代码，可以将它复制到工程源码中，对括号内的信号做相应的映射更改。

mydebug mydebug_inst (

    .probe ( probe_sig ),

    .source ( source_sig )

    );

3 调试

在将前面的IP集成到工程源代码以后，完成其他相关的步骤，最后进行全编译。最后使用In-System Sources and Probes Editor进行调试，如图点击菜单栏的ToolsàIn-System Sources and Probes Editor。

         In-System Sources and Probes Editor的主界面如图所示。

         如果还未使用Programmer执行过下载操作，可以如图所示在In-System Sources and Probes Editor界面中执行。

         在实时数据监控窗口里，我们看到前面设置的所有的Probe的8个位都列出来了，为了后面便于观察，我们可以在最下方实时监控数据的窗口右键单击，选择Select All。

         Name下面的所有位都变蓝表示选中，接着右击选择Group。

         此时所有的8bit都成为一组里，我们再次右键单击然后选择Bus Display FormatàUngigned Decimal。这个设置将这个group显示的8bit数据设为无符号十进制，便于后续的观察。

         最后，我们设置监控数组为32（当然也可以更大，这个设置就是监控窗口中显示出来的数据个数），点击持续监控的按钮，开始数据捕获。如图所示，我们连续的旋动SF-BASE板的可变电阻R24，改变输入模拟值，对应的8bit采集电压值也持续的变化了。