FPGA Verilog HDL 设计实例系列连载------AD转换(ADC0809)
Verilog HDL 之 AD转换
AD转换就是模数转换,顾名思义,就是把模拟信号转换成数字信号。我们所用的模数转换芯片是ADC0809。
ADC0809 8通道8位a/d转换器,ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器,可以和单片机直接接口。ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道,允许8路模拟量分时输入,共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量,当OE端为高电平时,才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。如图3.1所示。
图3.1 ADC0809的内部结构和引脚定义
如何学会使用一个自己曾经没有用过的芯片,最重要的是要学会看它的芯片手册,以及它的时序图。下面我们将看看是如何根据它的时序图完成对芯片的驱动的。
图3.2 ADC0809时序图
原理(好好理解一下,这样才能很好的根据时序图写出代码。):START为转换启动信号。当START上跳沿时,所有内部寄存器清零;下跳沿时,开始进行A/D转换;在转换期间,START应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC为高电平时,表明转换结束;否则,表明正在进行A/D转换。OUTPUTENABLE为输出允许信号,用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE=1,输出转换得到的数据;OE=0,输出数据线呈高阻状态。D7-D0为数字量输出线。CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路,所需时钟信号必须由外界提供,通常使用频率为500KHZ(程序中会有体现)。
Verilog HDL实现
实现步骤请参照 FPGA Verilog HDL 设计实例系列连载--------8-3编码器
设计文件输入Verilog HDL代码。
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- //
- // File : ADC0809.v
- // Generated : 2011-07-21
- // Author : wangliang
- //
- //-------------------------------------------------------------------------------------------------
- `timescale 1 ns / 1 ps
-
-
- module ADC0809 ( seven_seg ,ale ,OE ,D ,EOC ,clk ,abc_in ,abc_out ,start ,rst );
-
- input clk ; //系统时钟
- input [2:0] abc_in ; //外部控制的通道选择信号
- input [7:0] D ; //ADC0809传进来的数据
- input EOC ; //ADC0809转换完成信号标志
- input rst ; //系统 复位
-
- output [15:0] seven_seg ; //FPGA给数码管的数据
- output ale ; //FPGA给ADC0809的地址锁存信号
- output OE ; //FPGA给ADC0809的使能信号
- output [2:0] abc_out ; //FPGA给ADC0809的通道选择信号
- output start ; //ADC0809 转换开始信号
-
- parameter st0 = 3'b000,
- st1 = 3'b001,
- st2 = 3'b010,
- st3 = 3'b011,
- st4 = 3'b100,
- st5 = 3'b101,
- st6 = 3'b110 ;
-
- reg [2:0] p_state ;
- reg [2:0] n_state ;
- reg ale_r ;
- reg OE_r ;
- reg start_r ;
- reg [7:0] reg1 ;
- reg [7:0] qq ;
- wire [2:0] state ;
-
- assign state = p_state ;
-
- always @ (posedge clk or negedge rst)
- begin
- if ( rst== 1'b0 ) begin
- p_state <= st0 ;
- qq <= 8'b0 ;
-
- end
- else begin
- qq <= qq + 1'b1;
- if ( ( qq >= 8'b0100_0010) && ( clk == 1'b1 ) ) begin
- qq <= 8'b0;
- p_state <=#1 n_state;
- end
-
- end
- end
-
- assign ale = ale_r ;
- assign OE = OE_r ;
- assign start = start_r ;
-
- assign abc_out = abc_in ;
-
- always @ ( EOC ,p_state )
- begin
- case ( p_state )
- st0 :begin
- ale_r <= #1 1'b0;
- start_r <= #1 1'b0;
- OE_r <= #1 1'b0;
- n_state <=#1 st1;
- end
- st1 :begin
- ale_r <= #1 1'b1;
- start_r <= #1 1'b0;
- OE_r <= #1 1'b0;
- n_state <=#1 st2;
- end
- st2 :begin
- ale_r <= #1 1'b0;
- start_r <= #1 1'b1;
- OE_r <= #1 1'b0;
- n_state <=#1 st3;
- end
- st3 :begin
- ale_r <= #1 1'b0;
- start_r <= #1 1'b0;
- OE_r <= #1 1'b0;
- if ( EOC == 1'b1 )
- n_state <=#1 st3;
- else
- n_state <=#1 st4;
-
- end
- st4 :begin
- ale_r <= #1 1'b0;
- start_r <= #1 1'b0;
- OE_r <= #1 1'b0;
- if ( EOC == 1'b0 )
- n_state <=#1 st4;
- else
- n_state <=#1 st5;
- end
- st5 :begin
- ale_r <= #1 1'b0;
- start_r <= #1 1'b0;
- OE_r <= #1 1'b1;
- n_state <=#1 st6;
- end
- st6 :begin
- ale_r <= #1 1'b0;
- start_r <= #1 1'b0;
- OE_r <= #1 1'b1;
- reg1 <=#1 D ;
- n_state <=#1 st0;
- end
- default :begin
- ale_r <= #1 1'b0;
- start_r <= #1 1'b0;
- OE_r <= #1 1'b0;
- n_state <=#1 st0;
- end
- endcase
-
- end
-
- /******************** 数码管显示译码部分 ***********************************/
- reg [7:0] Y_r_1;
- reg [7:0] Y_r_2;
-
- assign seven_seg[7:0] ={1'b1,(~Y_r_1[6:0])};
- assign seven_seg[15:8] = {1'b1,(~Y_r_2[6:0])};
-
- always @(reg1[3:0] )
- begin
- Y_r_1 = 7'b1111111;
- case (reg1[3:0] )
- 4'b0000: Y_r_1 = 7'b0111111; // 0
- 4'b0001: Y_r_1 = 7'b0000110; // 1
- 4'b0010: Y_r_1 = 7'b1011011; // 2
- 4'b0011: Y_r_1 = 7'b1001111; // 3
- 4'b0100: Y_r_1 = 7'b1100110; // 4
- 4'b0101: Y_r_1 = 7'b1101101; // 5
- 4'b0110: Y_r_1 = 7'b1111101; // 6
- 4'b0111: Y_r_1 = 7'b0000111; // 7
- 4'b1000: Y_r_1 = 7'b1111111; // 8
- 4'b1001: Y_r_1 = 7'b1101111; // 9
- 4'b1010: Y_r_1 = 7'b1110111; // A
- 4'b1011: Y_r_1 = 7'b1111100; // b
- 4'b1100: Y_r_1 = 7'b0111001; // c
- 4'b1101: Y_r_1 = 7'b1011110; // d
- 4'b1110: Y_r_1 = 7'b1111001; // E
- 4'b1111: Y_r_1 = 7'b1110001; // F
- default: Y_r_1 = 7'b0000000;
- endcase
- end
-
- always @( reg1[7:4] )
- begin
- Y_r_2 = 7'b1111111;
- case ( reg1[7:4] )
- 4'b0000: Y_r_2 = 7'b0111111; // 0
- 4'b0001: Y_r_2 = 7'b0000110; // 1
- 4'b0010: Y_r_2 = 7'b1011011; // 2
- 4'b0011: Y_r_2 = 7'b1001111; // 3
- 4'b0100: Y_r_2 = 7'b1100110; // 4
- 4'b0101: Y_r_2 = 7'b1101101; // 5
- 4'b0110: Y_r_2 = 7'b1111101; // 6
- 4'b0111: Y_r_2 = 7'b0000111; // 7
- 4'b1000: Y_r_2 = 7'b1111111; // 8
- 4'b1001: Y_r_2 = 7'b1101111; // 9
- 4'b1010: Y_r_2 = 7'b1110111; // A
- 4'b1011: Y_r_2 = 7'b1111100; // b
- 4'b1100: Y_r_2 = 7'b0111001; // c
- 4'b1101: Y_r_2 = 7'b1011110; // d
- 4'b1110: Y_r_2 = 7'b1111001; // E
- 4'b1111: Y_r_2 = 7'b1110001; // F
- default: Y_r_2 = 7'b0000000;
- endcase
- end
-
- endmodule
图3.3 ADC0809的外部接口
分配引脚: clk接系统时钟,rst接复位信号,abc_in[2..0]接三个按键,seven_seg[15..0]接2个七段数码管,其余的是ADC0809上的型号,这是由硬件连线决定的,只要搞清楚它们是输入还是输出就行了。实验结果: 将三个按键都关闭,选择0通道,这样,当旋转按钮的时候,在2个七段数码管上就能显示数值。这就完成了将模拟数据转化为数字量的验证。
请问一下,你分频到70000多把?那个可以驱动吗?不是需要500吗?
哦,上面原理那红色标注的写的是500KHz,下面的写错了,不好意思啦。实际中取的是750KHz,实验中是能够驱动的。
請問一下為何沒有給 ADC0809 時鐘的輸出腳呢?
什么意思?时钟有个是作为输入的啊,接系统时钟,然后分频得到所需要的时钟频率。
时钟有个是作为输入的啊,接系统时钟,然后分频得到所需要的时钟频率
分頻後得到所要的時鐘後, 不是應該有隻輸出腳接到 ADC0809 的 pin10 (CLOCK) 嗎?
如果有兩個資料分別由 IN0 和 IN1 輸入
有辦法不透過 abc_in 自動的選擇通道嗎?
我的意思是 一開始是 IN0 輸入做 AD 轉換, 待 IN0 的資料完成 AD 後, 自動切換到 IN1 做 AD 轉換..一直循環下去
我感觉应该可以吧,但是有个问题,IN0转换完的标识是什么,就是说自动铁环的条件要弄清楚。说的不对的话还可以再商量。
如果我直接用quartusII仿真,仿真结果不对,应该是CLk的频率不对吧。那我要怎样才能仿真出正确的结果呢,大侠,求指导啊
谢谢了
看看,学习
学习了
瞅瞅
非常不错的资料。
学习了 正好要做AD
兄台,我想问一下,你的ADC0809与FPGA之间的通信电平是怎么处理的?
今晚那来试试
它的数据输入时模拟信号还是数字信号?
因为FPGA处理的都是数字数字,这个输入信号是经过AD转换芯片转换过了数字信号吧?那如果我要借用这个输出来作为我下一个模块的输入,我是否可以直接引用?
那我可以只用IN0吗?就是从始至终都只用IN0.
MARK ,顶LZ1!
是啊,应该是有个clock输出引脚才对啊!
p_state,n_state 什么意思啊小编?
太棒了呀
好好学习。天天向上
你好,请问一下“<”是什么符号?你的代码是显示不对的原因,还是本来就这样表示的?这句看不懂啊是有乱码吗?ale_r <= #1 1'b1; 还有这句 if ( ( qq >= 8'b0100_0010) && ( clk == 1'b1 ) ) begin