利用FPGA和分解器數(shù)字轉(zhuǎn)換器簡化角度測量

　　5 VIRTEX-5 FX30T FPGA與RDC接口

　　在本設(shè)計中采用賽靈思Virtex^®-5 FX30T FPGA 。FPGA的I/O電壓為3.3V，而RDC的電壓為5V。因此我們采用電壓收發(fā)器來實現(xiàn)這兩個器件之間的電壓兼容。通過賽靈思提供的GPIO IP核與FPGA建立內(nèi)部連接，如圖5所示。為了簡單起見，圖5僅顯示一條具有一個分解器接口的信道。

　　6 器件驅(qū)動程序詳細(xì)說明

　　在本例中，F(xiàn)PGA采用20MHz的外部輸入時鐘。此FPGA具有一個運行頻率為200MHz的PowerPC 440硬核。RDC的時序圖見圖6與圖7。

　　根據(jù)RDC的時序圖，我們開發(fā)、測試并驗證了實際硬件的功能是否正確。器件驅(qū)動程序的實際編碼包含在單獨的XBD文件中。根據(jù)時序圖，我們生成了用于回路的所需延遲。在200MHz運行速率下進(jìn)行處理時，每個計數(shù)都對應(yīng)5納秒的延遲。

　　器件驅(qū)動程序有三部分編碼：RDC初始化、控制信號的生成及從RDC信道A的讀取、以及控制信號的生成及從RDC信道B的讀取。RDC初始化是設(shè)置信號方向和缺省值的階段。例如，利用以下語句，信號方向?qū)⒃O(shè)置為從FPGA“輸出”到RDC。

　　XGpio_WriteReg(XPAR_RESOLUTION_CNTRL_CH_A_

　　BASEADDR,XGPIO_TRI_OFFSET,0x000);

　　下一個語句通過寫入“0x3”來設(shè)置16位分辨率(即：拉高)：

　　XGpio_WriteReg(XPAR_RESOLUTION_CNTRL_CH_A_

　　BASEADDR,XGPIO_DATA_OFFSET,0x03);

　　圖8為編碼截屏。注：為了簡化，我們僅提供一條信道的編碼。

　　我們已經(jīng)看到，角度傳感器可以幫助工程師創(chuàng)造更好的轉(zhuǎn)輪，進(jìn)而設(shè)計出眾多更高效的機械裝置。分解器是一種尤為有用的角度傳感器，只要能夠與FPGA正確配合和控制，其就能夠幫助工程師打造出無與倫比的機械裝置。