[发明专利]基于AVALON总线的自定义波形激励输出的控制器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于AVALON总线的自定义波形激励输出的控制器及其控制方法。

背景技术

在很多情况下，用户需要硬件系统能够按照自定义任意波形产生激励输出以符合某些特殊需求。该过程包含读取并存储用户定义的波形信息数据和按照存储的波形信息产生一致的激励输出两部分。整个过程涉及到围绕具有SPI接口和PIO接口的DA芯片的诸多外围设备的控制，目前多采用FPGA完成对外设的控制。由于整个控制过程复杂繁琐，传统方法编写的逻辑存在控制过程繁琐、易出错，调整修改困难，灵活性与通用性差，整个设计过程耗时长等缺点。为此，需要提出一种全新的控制器方案，使基于FPGA内部的AVALON总线资源及成熟的IP核具有任意波形激励输出的逻辑控制功能。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的FPGA中控制外设的控制器存在控制过程繁琐、调整困难、通用性差以及控制器本身的设计过程耗时长的问题，而提出一种基于AVALON总线的自定义波形激励输出的控制器及其控制方法。

一种基于AVALON总线的自定义波形激励输出的控制器，所述控制器包括：

用于读取RAM内波形数据信息的DA转换控制器；其中，所述DA转换控制器配置一个用于将波形数据信息写入不同寄存器的只写主端口，以控制外围设备；和一个用于获取RAM中写入波形信息数据只读主端口；

用于存储用户设定的波形数据信息的RAM；其中，所述RAM采用现成的IP内核，用于缩短设计周期；且所述RAM设置一个用于被DA转换控制器读取的只读从端口，和一个用于向RAM中写入微处理器的波形信息录入程序的只写从端口，以避免同时读写RAM造成冲突；

用于产生波形的DA芯片；

用于控制波形周期中点与点间的时间间隔而设定波形周期的时间间隔控制器；

用于控制RAM存储用户设定的波形数据信息的微处理器；

用于连接DA芯片的PIO寄存器和SPI寄存器，即将RAM中的波形数据信息导入DA芯片的媒介；其中，SPI寄存器用于传输开启产生波形通道数目的信息，PIO寄存器用于传输波形离散点值的信息。

一种基于AVALON总线的自定义波形激励输出的控制器控制方法，所述控制器控制方法通过以下步骤实现：

步骤一、微处理器将用户设定的开启产生波形通道数目，波形数据信息：波形每周期总点数、波形周期的重复次数和波形周期，以及一系列包含波形形状和波形幅值的波形离散点值依次存储至FPGA片上RAM内；

且当设置的波形周期的重复次数为1-65534之间时，波形会重复出现指定次数后消失，当设置的波形周期的重复次数为65535时，波形会一直重复出现直到设置新的波形或手动停止；

步骤二、将步骤一存储的波形数据信息作为配置参数，然后由微处理器给DA转换控制器发送配置指令，以启动DA转换控制器；

步骤三、DA转换控制器反复读取步骤一中RAM内存储的波形数据信息，然后将波形数据信息分别写入对应的PIO寄存器和SPI寄存器中；

步骤四、在时间间隔控制器的共同作用下完成波形数据信息的配置；

步骤五、启动DA芯片进行转换，使PIO寄存器和SPI寄存器与DA芯片的对应通道端口发生数据交互；至此，使IP内核能按照用户事先设定而输入的波形数据信息控制DA芯片，产生预期的任务波形，最终整合成具有设定的驱动能力的激励输出。

本发明的有益效果为：

(1)本发明综合利用编写的自定义波形激励输出控制器和Altera公司提供的成熟AVALON总线线上资源，以AVALON总线为内部互联总线，设计出具有SPI接口及PIO接口的DA芯片的8个独立通道任意波形激励输出控制器。具有逻辑结构清晰的优点，与现有控制器设计周期相比，将控制器设计周期缩短80％。

(2)本发明最终由SOPC Builder生成符合AVALON总线协议规范的IP核，用户可以根据通道数目增减IP核数目，使控制器具有调整简便，应用灵活和通用性的特点。