Page 34 - 网络电信2020年7月刊下
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解   决  方  案

            出。四通道的控制时间与单通道的控制时间相同，从而大大提                              CommErr_clr <= '0'；
            高模块的工作效率。                                                elsif （CommErrcnt=X"27100"）then
                2）内部四通道D/A控制信号发送                                     CommErr_clr <= '1'；
                接收到“SSI_RCV”模块的D/A控制命令启动信号后，FPGA                     else
            开始向四片DAC7731发送控制命令（包含CS、SCLK、SDI、LDAC                    CommErr_clr <= '0'；
            等信号），FPGA内部的“Four_Channel_DA”模块将并行读取                     end if；
            Buffer中存储的控制字，即4个通道同时读取控制字，并同时向                          end if；
            各自通道的DAC7731按照芯片的控制时序发送控制信号。因为                           end process；
            DAC7731的控制时钟  SCLK的最小时钟周期为50ns，即时钟最高
            频率为20MHz，由于模块设计中采用的是10MHz晶振，所以FPGA                       三、D/A 转换电路
            向DAC7731发送的控制时钟SCLK也为10MHz。                              FPGA模块接收串行数据、解码、容错处理后，向DAC发送
                DAC7731的基本控制方法是：FPGA向各个通道DAC7731同时               控制启动命令，完成D/A输出。D/A转换电路采用BB公司生产
            发送CS使能信号，接着发送SCLK时钟信号，FPGA在SCLK的下降                   的  DAC7731。DAC7731是电压输出型，16位分辨率，转换时间
            沿时按节拍开始发送16bit串行控制字SDI信号，即模拟电压输                      5μs，内置+10V参考，R-2R梯形架构         [12] ，运算放大器作为缓冲
            出控制字。当SDI发送完成后，CS信号禁止，表示控制字数据                        输出，允许用户通过外部接线把  DAC配置成多种输出范围，包
            传输完成。FPGA接着向DAC7731发送LDAC脉冲（D/A转换启动脉                 括0V到+10V，-5V到+5V，或-10V到+10V三种。图6是±10V输出
            冲），DAC7731芯片在LDAC信的上升沿启动D/A转换，从而完成                   时的接线图。
            对DAC7731的控制。                                          图 6 DAC7731±10V 输出时的接线图
                3）容错处理
                当上位机（或其他外设）或模块发生故障，通信突然中
            断。由于SSI通信中只有CLK和DATA信号，通信中断可能会导致
            串行收数错位，D/A输出模拟信号出现大幅跳变，从而导致一些
            不可预计的后果。出于可靠性和安全性的考虑，接收模块设计
            由容错处理机制。接收模块连续测量CLK的有效性，当CLK长时
            间处于高电平（CLK处于空闲或故障时为高电平）时，测试时间
            定为0.6ms，因为按照最慢波特率100Hz计算，发送一帧控制命
            令需要约570μs。
                4）VHDL具体实现
                process （LCLK，ESCLK）
                begin
                if （ESCLK='0'）then
                clrcnt <= X"0000000"；
                CommErrcnt <= X"00000"；
                elsif （LCLK'event and LCLK='1'）then
                clrcnt <= clrcnt + 1；                                DAC7731串行控制接口，接线简单。串行输入DAC控制字，
                CommErrcnt <= CommErrcnt + 1；                    高位在前，由管脚“LDAC”控制装入寄存器。该转换器可以用
                if （clrcnt>=X"1312D01"）then                      ±12V到±15V双模拟电源和一个+5V逻辑电源供电。具有外部复
                clrcnt <= X"0000000"；                            位功能，可立即将DAC输出电压和DAC寄存器置为最小值，单极
                end if；                                          性输出对应十六进制0000H，双极性输出对应十六进制8000H。
                if （clrcnt<X"1312D00"）then
                clr <= '0'；                                          四、应用前景
                elsif （clrcnt=X"1312D00"）then                        当信号传输距离较远时，模拟信号传输质量难以保证                  [13]  。
                clr <= '1'；                                      在实际应用中，可以采用这种基于SSI接口的数据传输和D/A转
                else                                             换模块来实现多通道模拟信号的传输，传输距离大大提高                     [14] 。
                clr <= '0'；                                      这种基于SSI通信的D/A传输转换是一种高速传输，其中数据控
                end if；                                          制命令传输最快为57μs（1MHz  时钟频率时），DAC7731控制指
                if （CommErrcnt>=X"27101"）then                    令发送约需要3μs，DAC7731完成模数转换需要5μs             [15] ，完成四
                CommErrcnt <= X"00000"；                          通道D/A信号传输转换时间为65μs，传输速率可达15kHz，可满
                end if；                                          足大多数工业制应用场合模拟信号传输需求               [16] ，是一种高可靠
                if （CommErrcnt<X"27100"）then                                                               下转27页

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