基于FPGA的監(jiān)控系統(tǒng)中多畫(huà)面處理器的設(shè)計(jì)

FPGA。當(dāng)有報(bào)警發(fā)生時(shí)，單片機(jī)收到報(bào)警信息，發(fā)出命令使蜂鳴器件發(fā)出警報(bào)聲，同時(shí)通知FPGA和μPD6453使對(duì)應(yīng)的畫(huà)面閃爍并出現(xiàn)“報(bào)警”字樣。

　　3 FPGA器件XCS05XL的編程實(shí)現(xiàn)原理

　　所謂編程就是利用單片機(jī)μPD78F0034將事先設(shè)計(jì)好的數(shù)據(jù)通過(guò)某種方式裝入XCS05XL中，以確定XCS05XL內(nèi)部的CLB和IOB的功能以及布線(xiàn)通道的連接方式，數(shù)據(jù)的寫(xiě)入只在編程過(guò)程中完成。在正常工作期間，存儲(chǔ)單元只用來(lái)提供固定的控制信號(hào)，編程存儲(chǔ)單元以陣列形式分布在XCS05XL中。每個(gè)CLB有幾百個(gè)編程數(shù)據(jù)位，每個(gè)編程數(shù)據(jù)位定義了一個(gè)靜態(tài)存儲(chǔ)單元的狀態(tài)，該存儲(chǔ)單元可以控制一個(gè)邏輯函數(shù)查找表位、一個(gè)數(shù)據(jù)選擇器輸入或一個(gè)互連開(kāi)關(guān)晶體管。Xilinx開(kāi)發(fā)系統(tǒng)可以將邏輯設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)表文件，它自動(dòng)將邏輯電路分區(qū)、設(shè)置和布線(xiàn)，以PROM格式產(chǎn)生編程數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存入PROM中。XCS05XL有三種編程模式：從串模式、主串模式和快速模式。編程開(kāi)始前，芯片會(huì)自動(dòng)檢測(cè)M1和M2腳以確定編程模式，編程結(jié)束后，這些腳就沒(méi)有用了。當(dāng)M1和M2腳為高電平時(shí)，選從串模式，這也是目前最常用的一種編程模式。實(shí)際上，此時(shí)M1和M2腳可懸空。如果要選擇主串模式，則M1和M2腳必須與相連或通過(guò)1k℃的下拉電阻接地。

　　圖4所示為μPD78F0034單片機(jī)對(duì)FPGA器件XCSO5XL裝載編輯數(shù)據(jù)的示意圖。XCS05XL的編程模式選從串模式，因而其M1、M2腳懸空（即相當(dāng)于接高電平）。XCS05XL的編輯數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在單片機(jī)的FLASH ROM里，上電復(fù)位后，單片機(jī)通過(guò)P30腳將數(shù)據(jù)串行傳送到XCSO5XL中。XCS05XL所需的編程時(shí)鐘（CCLK）信號(hào)由單片機(jī)產(chǎn)生，在每個(gè)CCLK的上升沿，XCS05XL通過(guò)DIN腳接收輸入數(shù)據(jù)。

　　4 軟硬件設(shè)計(jì)時(shí)要注意的幾個(gè)問(wèn)題

　?。?）使用幀存儲(chǔ)器AL422應(yīng)注意的問(wèn)題

　　由于幀存儲(chǔ)器AL422是FIFO DRAM,因而須確保WCK和RCK信號(hào)始終有且信號(hào)的頻率不低于1MHz，因WCK和RCK中頻率較高者將作為DRAM的刷新時(shí)鐘信號(hào)。

　　在AL422的/RRST信號(hào)的上升沿，/RE信號(hào)不能為低，這一點(diǎn)在確定FPGA的編程數(shù)據(jù)時(shí)要特點(diǎn)注意（因/RRST和/RE信號(hào)均由FPGA提供）；

　　AL422可在5V或3.3V電源電壓下工作，當(dāng)使用5V電源時(shí)，其DEC腳（Pin19）須接2.2μF的去耦電容；當(dāng)使用3.3V電源時(shí)，DEC腳（Pin19）可直接與3.3V相連，并通過(guò)0.1μF電容旁路到地；電容均使用鉭電容。由于使用3.3V時(shí)，器件功耗低，且受噪聲干擾小，因而在本設(shè)計(jì)中采用了3.3V電源對(duì)AL422供電。

　　(2)為避免視頻信號(hào)之間的串?dāng)_，各種模擬視頻信號(hào)間均用較粗的地線(xiàn)隔開(kāi)，且視頻走線(xiàn)足夠?qū)挕?

　　以上介紹了黑白四畫(huà)面處理器的設(shè)計(jì)。為了節(jié)省線(xiàn)路板空間并使產(chǎn)品小巧玲瓏，所有的元器件及IC芯片均選用貼片式封裝。鑒于篇幅的限制，本文沒(méi)有討論多畫(huà)面處理器軟件方面的設(shè)計(jì)。至于9畫(huà)面和16畫(huà)面處理器的設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)思想及組成方框圖與該4畫(huà)面處理器相類(lèi)似，只不過(guò)要增加A/D、AL422及FPGA，軟件編程也復(fù)雜一些。