基于FPGA的數(shù)字信號(hào)顯示系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)

該文闡述了現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA的主要特點(diǎn)，應(yīng)用FPGA芯片和VHDL硬件描述語言設(shè)計(jì)的模擬示波器數(shù)字信號(hào)顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)方法。
現(xiàn)場可編程邏輯門陣列（Field Programmable Gate Array）FPGA，與PAL、GAL器件相比，它的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)時(shí)地應(yīng)用EDA軟件對(duì)外加的或內(nèi)置的RAM或EPROM編程，實(shí)時(shí)地改變器件功能，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場可編程（基于EPROM型）或在線重配置（基于RAM型）。是科學(xué)實(shí)驗(yàn)、樣機(jī)研制、小批量產(chǎn)品生產(chǎn)的最佳選擇器件。
FPGA一般用于邏輯仿真。根據(jù)所設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品電路，應(yīng)用VHDL或Verilog硬件描述語言進(jìn)行行為級(jí)描述，然后做邏輯綜合，再進(jìn)行軟件模擬及優(yōu)化，以確認(rèn)所設(shè)計(jì)電路的功能及性能。但當(dāng)頻率和電路規(guī)模較大時(shí)，還必須進(jìn)行硬件仿真，以避免分布參數(shù)對(duì)電路的影響。
用FPGA做成模型機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)硬件仿真。把電路功能經(jīng)過EDA軟件設(shè)計(jì)仿真之后，可以下載到FPGA芯片中，就很容易得到了一個(gè)模型機(jī)。在模型機(jī)中，我們可以直接地確定該電路的正確性，或直接把所設(shè)計(jì)的電路映射到標(biāo)準(zhǔn)單元庫，設(shè)計(jì)成版圖，制成ASIC芯片。若批量生產(chǎn)則其性能價(jià)格比會(huì)更高。實(shí)用價(jià)值很大，因此是目前國際最為流行的方法。
我們用FPGA芯片所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，主要用途是可以測量顯示8路20bit數(shù)字信號(hào)的邏輯波形，是批量生產(chǎn)的前期驗(yàn)證，也可以用它直接作儀器儀表使用。