摘要 介绍基于FPGA嵌入式系统的多通道高速数据采集模块控制器的IP核设计。采用TI公司的6通道同步采集A／D转换器件(ADS8364)，针对该器件使用硬件描述语言设计IP核，实现对采集数据的处理，同时设计了IP核与嵌入式系统的接口。在Xilinx公司的ISE开发工具中，利用FPGA器件中的硬 FIFO控制器辅助设计IP核，利用嵌入式开发工具EDK建立FPGA嵌入式系统，并添加和修改了用户自定义IP核，通过仿真验证了该方法的实效性。
关键词 FPGA 数据采集 ADS8364 IP核 FIFO
随着可编程逻辑器件的不断进步和发展，FPGA在嵌入式系统中发挥着越来越重要的作用。本文介绍的在电能质量监测系统中信号采集模块控制器的IP核，是采用硬件描述语言来实现的。首先它是以ADS8364芯片为控制对象，结合实际电路，将6通道同步采样的16位数据存储到FIFO控制器。当FIFO控制器存储一个周期的数据后，产生一个中断信号，由PowerPC对其进行高速读取。这样能够减轻CPU的负担，不需要频繁地对6通道的采样数据进行读取，节省了CPU运算资源。
1 ADS8364芯片的原理与具体应用
A／D转换芯片ADS8364是TI公司推出的专为高速同步数据采集系统设计的高速度、低功耗、6通道(三相电压、三相电流)同步采样的16位A／D转换芯片。采用模拟和数字分别供电，在模拟输入端，有模拟参考电压输入、输出引脚和信号六通道正反相输入引脚；在数字端，主要包括控制ADS8364的读／写、复位、片选引脚和转换结果输出总线。
ADS8364芯片的转换过程为：当ADS8364的HOLDX保持至少20 ns的低电平时，转换开始。当转换结果被存入输出寄存器后，引脚EOC的输出将保持半个时钟周期的低电平，以提示数据分析处理器进行转换结果的接收，处理器通过置RD和CS为低电平可使数据通过并行输出总线读出。在转换数据的接收过程中，ADS8364芯片各引脚工作的时序达到协调一致，才能保证监测设备良好工作，具体时序安排如图1所示。
ADS8364芯片的数据输出方式分别由BYTE、ADD与地址线A2、A1、A0组合控制，转换结果的读取方式由电能质量监测系统中采用的数据分析处理器决定，一般可取直接读取、循环读取和FIFO方式的任何一种。根据BYTE为0或者为1可确定每次读取时得到的数据位数，根据ADD为0或者为1可确定第一次读取的是通道地址信息还是通道A／D转换结果。在实际应用中，我们结合了ADS8364模数转换器中的6个16位ADC可以成对同步工作的能力，3 个保持信号(HOLDA、HOLDB、HOLDC)可以同时被选通，其转换结果将保存在6个寄存器中。对于每一个读操作，ADS8364均输出16位数据，最高位为符号位。根据图2所示的ADS8364循环读取方式工作时序，需设置BYTE为0，A2、A1、A0分别为1、1、0。
