基于FPGA的多路脉冲重复频率跟踪器

一和第二个器件，ＦＰＧＡ是第三个器件，ＪＴＡＧ按顺序对器件编程。当对ＦＰＧＡ编程时，通过软件将两个ＥＰＣ２设置成ＢＹＰＡＳＳ模式，编程数据从ＥＰＣ２的ＴＤＩ管脚直
　　
　　
　　
　　接输出到ＴＤＯ管脚直达ＦＰＧＡ芯片，实现了对ＦＰＧＡ芯片的在线编程。采用这种ＪＴＡＧ器件链方式，方便了系统调试，缩短了产品的开发周期。
　　
　　３ＦＰＧＡ应用系统设计中应注意的问题
　　
　　为了提高ＦＰＧＡ应用系统的抗干扰性能，应尽量采用多层印刷电路板，并有完整的ＧＮＤ层和电源层，从而提供几乎无限的电流吸收能力，起到防止噪声和为逻辑信号提供屏蔽的作用。由于ＡＰＥＸＥＰ２０ＫＥ系列ＦＰＧＡ采用双电压体系，最好采用两个电源层，一个作为核心电源层，一个作为Ｉ／Ｏ电源层。本设计采用了八层电路板工艺，其中有两个ＧＮＤ层、一个核心电压层、一个Ｉ／Ｏ电压层以及四个信号层，在实际调试中抗干扰性能明显强于以前的双面板系统。如果在实际应用中对价格敏感，也可采用四层板工艺，其中应有一个完整的ＧＮＤ层，一个分割的电源层。
　　
　　ＦＰＧＡ器件的每一个电源和ＧＮＤ引脚都应当直接连接到电源和ＧＮＤ平面上，每一对电源和ＧＮＤ引脚都应当接上一个电源去耦电容器，而且尽可能靠近ＦＰＧＡ器件。对于ＰＱＦＰ封装的器件，应当把去耦电容器集中在器件正下方电路板焊接面上，这样既达到了靠近器件的目的，又可以减少电路板的面积。
　　
　　在电源线进入电路板的地方一般都放置一个１００μＦ的大容量电容器，以稳定电源电压，但是这个电容器有时也会成为导致ＦＰＧＡ器件配置失败的隐患。Ａｌｔｅｒａ器件在上电初始化时，首先实行一个ＰＯＲ（上电复位）延迟以等待电源稳定。如果电源电压上升时间较长，超过了ＰＯＲ延迟时间，可能造成器件初始化不正确，导致功能失效。当用ＥＰＣ２配置ＡＰＥＸＥＰ２０ＫＥ系列ＦＰＧＡ时，ＰＯＲ延迟最大为２００ｍｓ，所以电源电压上升时间不能超过这个时间。如果出现系统上电时ＦＰＧＡ器件配置失败的情况，应当考虑是否由于大容量电容器致使电源电压上升太慢，这时可以更换一个小容量的电容器。尤其是在单块电路板上调试成功，而多块电路板连在一起调试时出现这种情况更应考虑这个原因。因为多块电路板连在一起时电源滤波电容是并联的，此时容量相加导致更大容量的电容出现在电源入口处，致使电压上升过慢。本系统在调试时就曾遇见这种情况，将电源滤波电容从１００μＦ调整为２２μＦ便解决了问题。
　　
　　图6JTAG器件链
　　
　　为了提高电路设计效率，应尽量多采用ＬＰＭ宏单元库。ＬＰＭ是参数化的模块库，是优秀的版图设计人员和软件人员智慧的结晶。ＬＰＭ包括了常用的逻辑单元，通过修改ＬＰＭ的某些参数，就能迅速设计出自己的电路。Ａｌｔｅｒａ公司提供的ＬＰＭ宏单元库是Ａｌｔｅｒａ系列ＦＰＧＡ器件的绝佳组合，可以实现绝大部分的设计功能，并能提供较高的运行速度和较低的资源占用率。在设计中发现，多采用ＬＰＭ宏单元库的电路与不采用ＬＰＭ宏单元库的电路相比，资源占用率可减少１０％～３０％，可见节省的芯片资源是很可观的。
　　
　　本设计利用ＦＰＧＡ设计灵活、易于编程和容量大的特点实现了多路脉冲重复频率跟踪器，解决了在密集信号环境下跟踪系统的实时性问题，将八路跟踪器设计在一片Ａｌｔｅｒａ公司的ＡＰＥＸＥＰ２０Ｋ２００ＥＱＩＦＰＧＡ芯片中，缩小了电路体积，满足了系统小型化的要求。实验证明用高性能ＦＰＧＡ实现多路脉冲跟踪系统是完全可行的。
　　
　　
　　
　

《基于FPGA的多路脉冲重复频率跟踪器(第3页)》