ad7616_capture案例

案例說明

案例功能：通過創(chuàng)龍科技TL7616P模塊采集16通道數據（采樣率為200KSPS），并使用TD軟件的ChipWatcher工具，將采集的數據轉換成電壓值并保存為.csv文件。程序功能框圖如下所示。

本案例使用創(chuàng)龍科技TL7616P-A1.1模塊，硬件配置為并行模式，支持核芯互聯CL1616（國產）和ADI AD7616采樣芯片。

圖 36

管腳約束請查看案例工程"projectconstraints"目錄下的.adc文件。

操作說明

（1）硬件連接

請將TL7616P模塊連接至評估板的EXPORT2接口，請將TL7616P模塊的VXX通道正確連接至信號發(fā)生器A通道。同時使用下載器連接評估板JTAG接口至PC端USB接口。硬件連接如下圖所示。

備注：本次演示通過TL7616P模塊的V0A通道進行數據采集，其他通道的數據采集方法同理。

圖 37

信號發(fā)生器設置A通道輸出頻率為1KHz、峰峰值為5.0Vpp（即幅值為2.5V）的正弦波信號，如下圖所示。TL7616P模塊默認量程為±10V，待測信號電壓請勿超過模塊量程，否則可能會導致模塊損壞。

圖 38

（2）運行測試

打開案例對應的TD工程，在工程編譯成功后，點擊"Hierarchy Navigation"欄"ChipWatcher"選項下的.cwc文件。

圖 39

將評估板上電，點擊圖標，直至"Device"欄出現器件信息。在"BiteFile"欄中，選擇案例對應的.bit鏡像文件。

圖 40

點擊圖標，加載bit鏡像文件。

圖 41

圖 42

點擊圖標，進行單次采集，并等待采集完成。

圖 43

圖 44

采集完成后，點擊"Setup"，選中要查看的數據，鼠標右鍵依次選擇"SetBus/GroupRadix… -> signed DEC"設置波形格式為"signed DEC"（有符號十進制）。

圖 45

點擊當前窗口右上角"File"，選擇"Export Wave Date"，導出波形數據.csv文件。導出完成后，會彈出窗口顯示導出文件的路徑以及名稱。

圖 46

圖 47

（3）結果驗證

請將生成的.csv文件使用Excel打開，如下圖所示。其中，第C列數據為TL7616模塊V0A通道的采集數據，第J列數據為TL7616P模塊V7A通道的采集數據，第K列數據為TL7616模塊V0B通道的采集數據，第R列數據為TL7616P模塊V7B通道的采集數據。

圖 48

由于本次演示通過TL7616P模塊的V0A通道進行數據采集，因此請選中表格中的第C列，點擊“插入”選項，選擇“折線圖”，將采集數據顯示為更加直觀的波形圖，如下圖所示。

圖 49

圖 50

根據折線圖確定波峰值為：8040，波谷值為：-8156

圖 51?波峰值

圖 52 波谷值

根據以上波峰值和波谷值，套用計算公式：CODE = VIN xVREF / 2n，計算可得約為4.94V，與信號發(fā)生器設置峰峰值：5.00Vpp接近。

參數解析：

VIN：輸入電壓，即波峰值和波谷值之和，為8040+ 8156 = 16196；

VREF：量程電壓值，即為：+10V- (-10V ) = 20V；

n：數據有效位，此處為16位，即：n= 16。

IP核配置說明

設置輸入的時鐘頻率為50MHz。

圖 53?PLL IP核配置

使能CLK0，配置輸出頻率為60MHz。

圖 54?PLL IP核配置

關鍵代碼

（1）頂層模塊

頂層模塊的源碼位于案例目錄"projecthdl"下的"ad7616_capture.v"。

端口定義。

圖 55

b)仿真調試信號定義。

圖 56

c)實例化ad7616_capture_bd模塊，該模塊負責從PS端產生時鐘，提供給PL端。

圖 57

d)使用PLL IP核輸出100MHz ADC時鐘。

圖 58

e)實例化AD7616模塊。

圖 59

（2）AD7616模塊

AD7616模塊的源碼位于案例目錄"projecthdl"下的"ad7616.v"。

a)生成100KSPS采樣率時鐘；60MHz作為AD7616模塊運行時鐘。

圖 60

b)定義狀態(tài)機。

圖 61

c)保持時間信號。

圖 62

d)配置ADC信號線。

圖 63

e)以60MHz時鐘分頻技術生成100KHz采樣率的clk_convst信號。

圖 64

f)配置狀態(tài)機。

圖 65

每個狀態(tài)的功能如下表所示：

g)狀態(tài)機控制邏輯。

圖 66

圖 67

圖 68

備注：保持時間需滿足時序圖的需求，如下圖。

圖 69

h)控制信號賦值邏輯。

圖 70

寄存器說明：TL7616P模塊的AD芯片軟件模式的開啟是通過配置HW_RNGSEL0/HW_RNGSEL1引腳為低電平。如下圖TL7616P模塊的原理圖所示。

備注：寄存器詳細說明請參考TL7616P模塊的AD芯片手冊。

圖 71

本案例通過配置0x02、0x20-0x27寄存器，將AD芯片設置為BURST Sequencer模式。

圖 72

圖 73

圖 74

j)處于空閑狀態(tài)時，判斷下一狀態(tài)的跳轉。

圖 75

跳轉條件與跳轉狀態(tài)對應關系如下表所示：

k)在adc_rd_n上升沿讀取ADC數據，分離各通道數據。

adc_rd_p是adc_rd_n上升沿標志。在read_data_done高電平第一個周期，通道V7B數據的寄存器處于跳變和穩(wěn)定的邊緣狀態(tài)。因此延遲時間直至IDLE狀態(tài)結束，產生adc_data_vaild標志。當adc_data_vaild高電平代表采樣16通道數據完成。

圖 76

審核編輯 黃宇