基于FPGA核心的数字化仪模块设计

效减少噪声影响。图6所示为本设计PCB的局部。

　　本设计中FPGA作为LVDS信号的接收端，首先需要将A／D输入的LVDS差分数据和同步时钟信号转换成单信号。此处选用了xilinx公司 的VirtexⅡ-Pro系列FPGA，该系列的FPGA嵌入了高速I／O接口，能实现超高带宽的系统芯片设计，支持LVDS、LVPECL等多种差分接口，适应性很强，为高速数据接口提供了完善的解决方案。LVDS差分信号的接收可以通过例化IBUFDS_LVDS这个模块来实现，同时在程序中设置使用内部的匹配电阻，实现LVDS的阻抗匹配。差分时钟信号由全局时钟输入脚接入FPGA，然后通过调用xFPGA特有的数字时钟管理模块（DCM），将时钟转换成单信号并进行分频、移相等处理，作为后续处理的时钟信号。

　　2．3 PXI接口设计

　　PXI是PCI在仪器领域的扩展（PCI eXtensions for Instrumentation），它将CompactPCI规范定义的PCI总线技术发展成适用于试验、测量与数据采集场合应用的机械、电气和软件规范，从而形成了新的虚拟仪器体系结构。PXI模块化仪器系统具备高速的性能，并与PCI保持兼容性，形成一种主流的虚拟仪器测试平台。本设计中使用 PCI9054进行PXI接口硬件的设计，PCI9054是美国PLX公司生产的一款32位／33 MHz通用PCI总线控制器专用器件，它具有强大的功能和简单的用户接口，为PCI总线接口的开发提供了一种简便方法。

　　2．4 PXI驱动开发

　　PXI的软件要求包括支持Microsoft Windows NT和95（WIN32）这样的标准操作系统框架，要求所有仪器模块带有配置信息（configuration information）和支持标准的工业开发环境（如NI的LabVIEW、LabWindows／CVI和Microsoft的VC／C++、VB和Borland的C++等），而且符合VISA规范的设备驱动程序（WIN32 device drivers）。本设计应用KRF-Tech 公司的Windriver来编写设备驱动程序，Windriver针对PLX和AMCC的专用接口器件编写了API函数包，降低了开发难度。驱动程序的软 件流程图如图7所示，图8是本数字化仪模块软面板的界面，对数字化仪的所有控制都可以通过设置该虚拟软件界面来完成。

　　3 结束语

　　本文给出了基于PXI总线接口的高速数字化仪模块的设计实现方法，介绍了高速数据采集系统中LVDS接口、LVPECL接口电路结构及连接方式，并在所设计的数字化仪模块中得到应用。系统可以稳定的工作在250 MHz，实现高精度、长时间的数据采集和分析。该数字化仪模块已成功应用于多个PXI测试系统中，广泛应用于工业自动化、通信、科研、军事、航空航天、消费电子等多个领域。