基于PC104總線的2FSK調(diào)制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：總線與外圍設(shè)備的接口一直是現(xiàn)代工業(yè)控制中最常用而又很重要的一項(xiàng)內(nèi)容；FPGA由于其諸多優(yōu)點(diǎn)也受到電路設(shè)計(jì)者的青睞，得到越來越多的應(yīng)用。該調(diào)制器集成了這兩方面的應(yīng)用，將PC104總線上的數(shù)據(jù)通過FPGA進(jìn)行數(shù)字調(diào)制，經(jīng)放大濾波后產(chǎn)生連續(xù)、沒有相位突變的2FSK信號，并輸出到外圍設(shè)備，起到數(shù)據(jù)傳輸和控制的作用。
關(guān)鍵詞：PC104總線；FPGA；2FSK；調(diào)制器

嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在現(xiàn)代工業(yè)控制中發(fā)揮著越來越重要的作用，它具有便攜、可靠、低功耗、通用、易擴(kuò)展等諸多優(yōu)點(diǎn)。使用嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行工業(yè)控制要涉及到計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的傳輸、采集、調(diào)制解調(diào)等一系列問題。
本調(diào)制器是一種基于PC104總線的嵌入式系統(tǒng)的外圍設(shè)備，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過PC104總線將數(shù)據(jù)發(fā)送到端口，調(diào)制器接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行調(diào)制后，將信號輸出到受控設(shè)備，從而對相應(yīng)設(shè)備起到控制的功能。在本調(diào)制器的硬件電路中使用FPGA，提高了系統(tǒng)的通用性。

1 總體結(jié)構(gòu)
該調(diào)制器實(shí)現(xiàn)的功能主要包括：識別并接收總線發(fā)送的數(shù)據(jù)；根據(jù)不同地址控制信號將數(shù)據(jù)按路區(qū)分(共四路)；每路分別將數(shù)據(jù)按照連續(xù)調(diào)制的方式進(jìn)行2FSK調(diào)制；對調(diào)制后的信號進(jìn)行放大整形并發(fā)送到端口。
因此，該調(diào)制器的電路部分分別包括數(shù)據(jù)接收部分、FPGA及外圍電路(實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分路及數(shù)字調(diào)制功能)、D／A轉(zhuǎn)換電路、放大濾波電路等。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 PC104總線及數(shù)據(jù)接收電路
PCI04總線是專門為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的系統(tǒng)總線，是一種自堆棧式、模塊化的總線，它基于ISA總線發(fā)展而來，有16位和8位兩種接口方式(分別為64+40引腳和64引腳端口結(jié)構(gòu))，該總線具有結(jié)構(gòu)緊湊、便攜、可靠、功耗低、易擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。對于工程開發(fā)而言，常用的引腳主要有以下幾個：
SD0～SD7，SD8～SD15：數(shù)據(jù)總線，當(dāng)采用8位接口方式時，只有SD0～SD7工作；
SA0～SA19，LA17～LA23：地址信號，對端口進(jìn)行操作時使用SA0～SA9；
AEN：DMA選通信號，為高電平時表示處于DMA模式；
IOW，IOR：端口寫、讀信號，低電平有效；
SYSCLK：系統(tǒng)提供的基準(zhǔn)時鐘信號，是標(biāo)準(zhǔn)的方波信號，約為8 MHz；
VCC，GND，+12 V，-12 V：系統(tǒng)提供的電源接口。