2.2、控制器（Controller）模塊功能實現

　　控制器（Controller）主要任務是對AD574A的控制和對Adram執行寫入操作，這里采用VHDL語言來實現，VHDL是基于狀態機的一種語言［2］。圖3是AD574A的時序圖，在此基礎上可繪出控制器（Controller）的狀態機狀態轉換圖［3］，如圖4所示。

　　圖4 控制器（Controller）模塊的狀態轉換關系

　　通過對狀態轉換圖的分析可看出，其5個狀態的關系如下：

　　（1）S0初始化狀態：AD574A尚未被選中，控制輸出狀態分別為CS=1，RC=1，CE=1，內部鎖存信號為lock=0;

　　（2）S1啟動A/D轉換狀態：AD574A芯片被選中并開始啟動A/D轉換，控制輸出狀態分別為CS=0，RC=0，CE=1，內部鎖存信號為lock=0;

　　（3）S2采樣等待狀態：數據采樣，控制輸出狀態分別為CS=0，RC=0，CE=1，內部鎖存信號為lock=0;

　　（4）S3數據輸出有效狀態：數據輸出有效，控制輸出狀態分別為CS=0，RC=1，CE=1，內部鎖存信號為lock=1;

　　（5）S4采樣數據鎖存狀態：采樣數據鎖存，控制輸出狀態分別為CS=0，RC=1，CE=1，內部鎖存信號為lock=0［4］。

　　該模塊利用VHDL語言來編程實現，并且在MAX+PLUSⅡ的環境進行仿真測試［2］，圖5為時序仿真結果。

　　圖5 ?控制器（Controller）模塊仿真結果

　　3、設計內嵌雙口（Adram）

　　內嵌雙口RAM由基于參數可設置模塊庫LPM（LibraryofParameterizedModules）實現，LPM中包含較多典型電路模塊，可以通過圖形或硬件描述語言的形式進行調用［5］。在MAX+PLUSII中可以很方便地調用LPM庫函數，設計者既可以在直接圖形輸入法中調用，也可以通過HDL源文件調用，從而提高IC設計的效率。通過采用LPM標準，設計輸入工具、綜合工具［6］、實現工具，對于同一個邏輯功能在不同抽象層次的描述達成了統一［7］，LPM輸入法具備與圖形輸入法同等的高效率。在megafunction/storage庫中提供3種RAM模塊，分別為LPMRAMIO、LPMRAMDQ、LPMRAMDP。其中LPMRAMDP可用來構建雙端口RAM，將輸入、輸出完全分開，即數據輸入時使用輸入地址總線，輸出時使用輸出地址線［8］，這種設計充分發揮CPLD/FPGA處理速度高，以及并行處理的特點，進而提高數據的吞吐量。為實現設計要求，LPMRAMDP各參數按圖6設定。

　　圖6 ?LPMRAMDP參數設定

　　4、設計地址計數器（Addrcnt）

　　利用VHDL語言實現地址計數器（Addrcnt），圖7為其時序仿真。

　　圖7 ?Addrcnt模塊仿真結果

　　5、結束語

　　利用一種高性能的12位逐次逼進式A/D轉換器AD574A作為控制器，構建了一種基于FPGA的數據采集控制系統。系統包含

　　（1）內嵌雙口，在FPGA內部實現的RAM用于寫入操作;

　　（2）地址計數器，用于提供存儲地址保存采集數據。測試結果顯示，該系統不僅簡化了電路，系統整體性能也得以提升，具備高采樣精度、高集成度，并且速度快、靈活性強、可靠性高，易于升級與擴展。