基于PC104总线的2FSK调制器的设计与实现

2010-03-23 19:28:29来源: 现代电子技术 关键字:FPGA  PC104  2FSK  调制器

  嵌入式计算机系统在现代工业控制中发挥着越来越重要的作用,它具有便携、可靠、低功耗、通用、易扩展等诸多优点。使用嵌入式系统进行工业控制要涉及到计算机数据的传输、采集、调制解调等一系列问题。
  
  本调制器是一种基于PC104总线的嵌入式系统的外围设备,嵌入式计算机系统通过PC104总线将数据发送到端口,调制器接收数据并进行调制后,将信号输出到受控设备,从而对相应设备起到控制的功能。在本调制器的硬件电路中使用FPGA,提高了系统的通用性。
  
  1 总体结构
  
  该调制器实现的功能主要包括:识别并接收总线发送的数据;根据不同地址控制信号将数据按路区分(共四路);每路分别将数据按照连续调制的方式进行2FSK调制;对调制后的信号进行放大整形并发送到端口。
  
  因此,该调制器的电路部分分别包括数据接收部分、FPGA及外围电路(实现数据分路及数字调制功能)、D/A转换电路、放大滤波电路等。系统总体结构如图1所示。


  
  2 PC104总线及数据接收电路
  
  PC104总线是专门为嵌入式系统开发的系统总线,是一种自堆栈式、模块化的总线,它基于ISA总线发展而来,有16位和8位两种接口方式(分别为64+40引脚和64引脚端口结构),该总线具有结构紧凑、便携、可靠、功耗低、易扩展等优点。对于工程开发而言,常用的引脚主要有以下几个:
  
  SD0~SD7,SD8~SD15:数据总线,当采用8位接口方式时,只有SD0~SD7工作;
  
  SA0~SA19,LA17~LA23:地址信号,对端口进行操作时使用SA0~SA9;
  
  AEN:DMA选通信号,为高电平时表示处于DMA模式;
  
  IOW,IOR:端口写、读信号,低电平有效;
  
  SYSCLK:系统提供的基准时钟信号,是标准的方波信号,约为8 MHz;
  
  VCC,GND,+12 V,-12 V:系统提供的电源接口。
  
  数据接收电路就是要在正确的时序上将所需的数据进行提取,还要实现将电路工作状态传送回总线,以便总线决定是否发送下组数据的功能。由于PC104总线最高支持约8 MHz的时钟频率,而受控设备所需的2FSK信号频率为几千赫兹,因此这里只用8位数据总线就完全能够满足要求。


  
  总线接收电路如图2所示。其中SD0~SD9,SA0~SA9是从总线发来的数据、地址信号,SEL0~SEL3为分路选择信号,ANSWER0~ANSWER3为FPGA的状态返回信号,由于总线速度要比2FSK输出速度高得多,因此,总线要对FPGA数据缓存器是否为空进行查询,当FPGA没有完成数据转换时,总线要等下个周期,直到状态返回信号显示FPGA内部为空时,总线才可以发送下组数据到FPGA。74LS273负责将每路的数据分别进行锁存,4路数据共使用4个。OUT1D0~D7为第一路8位数据输出,LOCK0为其控制信号,表示数据的更新。

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关键字:FPGA  PC104  2FSK  调制器

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2010/0323/article_1045.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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