2、 设计应用
2.1 软件操作平台的要求
模块化的数字式重复频率跟踪器对软件操作平台的要求主要包括:Windows 2000操作系统;Quartus2.0或以上版本;Microsoft Visual C++6.0应用软件和自行编制的跟踪器参数预置程序。
2.2 关于跟踪器电路芯片的选择
本设计中介绍的跟踪器主要技术参数为:跟踪信号个数为一路,脉冲信号重复周期范围为20μs~5 000μs,容差参数宽度10 bit,提前量参数宽度6 bit,跟踪精度为1μs,由此不难得出此跟踪器的宽度要求为13 bit。
因为本跟踪器设计中的关键器件为存储器,所以,在FPGA器件的选择上,应该重点考虑它的内部存储器资源。由前述可知,每实现一路信号跟踪需要2片存储器参与工作,每片存储器的宽度为1 bit,深度为13 bit,由此可知每实现一路信号跟踪需要的存储器容量为16 kB,这样,就需要仿制出一个8 kB容量的存储器模块。同时,我们选择的FPGA芯片的内部存储器资源容量必须不小于16 kB才能够实现对一路信号的实时跟踪,而且,这是在理想状态下的汁算所得,在实际应用中,考虑到FPGA器件的资源分配特性,不应该将资源满额运转,必须保留有一定的资源优化空间才能保证芯片的最佳工作状态。所以,在芯片的选择上,应该选择一款内部存储器资源容量较大于16 kB的芯片。依据Altera公司提供的开发软件Quartus4.1,在Megawizard向导中的存储器编译管理器中,我们自行创建了一个宽度为1 bit、深度为13 bit、带读写控制的存储器模块,并成功地替代且实现了原分立电路下的关键器件一存储器所完成的全部功能,为数字式重复频率跟踪器的模块化实现走出了最关键的一步。另外,如果希望实现对多路信号的跟踪,就需要选择内部存储器资源容量更大的芯片,具体的选择依据同前面所述。
Altera公司是一家专业的FPGA生产厂家,根据Altera公司提供的技术资料,该公司生产的APEX20K系列芯片EP20K30E系列至EP20K200E系列的内部存储器资源大小从24 576 bit至106 496 bit不等,经过综合比较,选择了EP20K100QC240芯片,它的内部存储器资源容量可以满足对一路信号实施跟踪时所需的存储器资源要求。关于芯片的选型请参考Altera公司的相关资料。
目前,Altera公司生产的StratixⅡ系列芯片的最大内部存储器资源容量为7 427 520 bit(参见Altera公司器件手册),7 427 520 bit=7 Mbit,也就是说,从内部存储器资源容量的角度出发,理论上,在分辨率为1μs、跟踪信号宽度为1 bit的情况下,一片StratixⅡ系列的EPlS80型号的芯片存储深度可以达到7 Mbit。
2.3 总线协议及时序
根据跟踪器参数没置需要,数据总线LD[31..0]协议如图5所示。