FPGA天線選通電路設(shè)計(jì)思考

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1電路的功能仿真及結(jié)果

1.1電路功能仿真

本電路的設(shè)計(jì)采用了QuartusII軟件進(jìn)行功能仿真。QuartusII是Altera提供的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(fpga)和復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)開發(fā)綜合環(huán)境。QuatusII支持Altera的IP核，包含了LPM／MegaFunetion宏功能模塊庫(kù)，使用戶可以充分利用成熟的模塊，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，加快了設(shè)計(jì)速度。此外，QuartusII通過和DSPBuilder工具與Matlab／Simulink相結(jié)合，可以方便地實(shí)現(xiàn)各種DSP應(yīng)用系統(tǒng)。其支持Altera的片上可編程系統(tǒng)開發(fā)，集系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)、嵌入式軟件開發(fā)、可編程邏輯設(shè)計(jì)于一體，是一種綜合性的開發(fā)平臺(tái)，適用于實(shí)際電路的設(shè)計(jì)與仿真，可以大大縮短電路開發(fā)的周期，提高設(shè)計(jì)的效率。在分層電路設(shè)計(jì)中，QuartusII可以采用兩種結(jié)構(gòu)。第一種結(jié)構(gòu)就是每個(gè)模塊分別建立一個(gè)工程文件，在每個(gè)工程中分別調(diào)試單元電路，調(diào)試通過后，生成器件，然后再TOP中調(diào)用元件即可；另一種就是所有模塊文件統(tǒng)一放在一個(gè)工程文件中，每個(gè)模塊調(diào)試時(shí)設(shè)置成置頂即可，相互之間沒有影響，然后生成器件在Top文件中進(jìn)行調(diào)用。本文電路的設(shè)計(jì)與仿真采用了第二種方法，統(tǒng)一放置在一個(gè)工程文件中，便于文件的管理，提高了設(shè)計(jì)與仿真過程的效率。對(duì)于TOP-Down結(jié)構(gòu)，頂層設(shè)計(jì)有兩種輸入方式，一種是采用VHDL語言編程，利用例化語句將各個(gè)組成模塊進(jìn)行邏輯連接，從而實(shí)現(xiàn)電路功能；另一種方式就是采用電路圖輸入方式，分別調(diào)用庫(kù)中已有或編程生成的器件，最終實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。本文設(shè)計(jì)電路采用原理圖輸入的方式，在Top結(jié)構(gòu)中最后形成的電路原理

1.2仿真結(jié)果與分析

1.2.1分頻模塊仿真結(jié)果本電路中共有3級(jí)分頻電路，采用串聯(lián)方式連接，分別為一級(jí)9分頻和兩級(jí)10分頻，需要得到占空比為1:1的信號(hào)，因此10分頻電路輸出必須為占空比為1:1的方波信號(hào)，單10分頻模塊仿真結(jié)果，能夠得到占空比1:1的方波信號(hào)，滿足了電路的設(shè)計(jì)要求。

1.2.2選通電路仿真結(jié)果從上文中可以知道，設(shè)計(jì)天線選通電路的目的就是產(chǎn)生8路天線打通脈沖，且有效脈沖應(yīng)該是依次出現(xiàn)的，每一時(shí)刻有且僅有一路信號(hào)是有效的，同時(shí)還應(yīng)按照順序依次有效。本設(shè)計(jì)總體電路功能仿真結(jié)果。從仿真結(jié)果中可以看出，在輸入一路時(shí)鐘（CLK）信號(hào)的情況下，8路輸出端中每一時(shí)刻僅有1位為0，也就是1位有效，且為0的位是按順序依次出現(xiàn)的，因此電路設(shè)計(jì)輸出結(jié)果滿足系統(tǒng)對(duì)電路的要求，同時(shí)也說明電路設(shè)計(jì)是成功的。

2結(jié)論

本文采用VHDL語言的層次化和模塊化的設(shè)計(jì)方法，對(duì)系統(tǒng)的邏輯行為進(jìn)行描述，然后通過綜合工具進(jìn)行結(jié)構(gòu)的綜合、編譯、仿真，可在短時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)出高效、穩(wěn)定、符合要求的電路系統(tǒng)，而且在不變化頂層文件的情況下即可任意升級(jí)、完善模塊電路。硬件描述語言VHDL為設(shè)計(jì)提供了更大的可移植性和可擴(kuò)展性，使程序具有更高的通用性，較好的達(dá)到了系統(tǒng)對(duì)本電路的要求。同時(shí)，基于VHDL語言的FPGA技術(shù)是近年來新興技術(shù)，功能強(qiáng)大，速度快，應(yīng)用領(lǐng)域光，在軍事、醫(yī)療、通信、視頻技術(shù)等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。雖然目前利用FPGA成本偏高，但是隨著產(chǎn)量的增加和應(yīng)用的進(jìn)一步拓展，成本必將進(jìn)一步降低。因此，本文中電路設(shè)計(jì)采用了FPGA技術(shù)，符合設(shè)備未來發(fā)展需求，為將來設(shè)備的升級(jí)換代提供了必要保障。

作者：王傳剛 欒寶寬 董茂林 單位：海軍航空工程學(xué)院 西安電子科技大學(xué)