[发明专利]一种基于FPGA的多频点快速切换输出控制方法

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的多频点快速切换输出控制方法，属于电子技术领域，建立多频点快速切换电路，多频点快速切换电路包括FPGA、4个PLL锁相环器件和单刀四掷开关，4个PLL锁相环器件均通过SPI接口与FPGA通信，4个PLL锁相环器件均通过单刀四掷开关输出频点,单刀四掷开关通过FPGA进行控制通道的切换，本发明采用FPGA进行设计，省去了外置存储芯片，IO资源较丰富，节省了布线资源；本发明利用FPGA强大的并行性能，大大提高了频点切换性能，完全可以系统切换延时的要求；本发明采用了模块复制和状态机的设计思想，提高了设计可靠性和稳定性。

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别涉及一种基于FPGA的多频点快速切换输出控制方法。

背景技术

目前三波段频率综合模块的技术指标要求需要产生起始频点8GHz，结束频点为12GHz,步进频率为10MHz的输出频点，总共有400个频点切换输出，每次频点切换时长不大于200us，而且是4个通道来回的切换，每个通道切换时长要小于50ns。

目前传统的设计一般采用单片机器件作为PLL锁相环器件的主控芯片，对其配置频点输出，同时做开关切换处理。但该设计方案存在以下几点的问题：

1.由于需要产生400频点，对于PLL锁相环器件的频点配置寄存器，就需要存储400个配置寄存器值，以便实时查询和配置，这就要求单片机需要外加一个小的存储芯片，如E2PROM芯片。这样既加大了PCB的布线面积，增加了成本，又额外增加了从存储芯片读取配置信息的额外操作开销。

2.设计上需要对4个PLL锁相环器件进行实时配置控制，频点选择及通道切换采用11个IO发送并行数据进行控制，又有4路芯片SPI配置管脚相连，对IO资源需求较高，考虑到小型化设计，普通单片机芯片难以满足该要求。

3.频点选择及通道切换的延时分别为小于200us和小于50ns,这就对主控芯片的实时性提出了很高的要求，显然，单片机的串行运行机制就很难满足这一要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于FPGA的多频点快速切换输出控制方法，解决了传统技术上的不足。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于FPGA的多频点快速切换输出控制方法，包如下步骤：

步骤1：建立多频点快速切换电路，多频点快速切换电路包括FPGA、4个PLL锁相环器件和单刀四掷开关，4个PLL锁相环器件均通过SPI接口与FPGA通信，4个PLL锁相环器件均通过单刀四掷开关输出频点，

单刀四掷开关通过FPGA进行控制通道的切换；

步骤2：在FPGA中设置主控状态机、ROM存储模块和PLL配置驱动时序模块，ROM存储模块用于以频点对应关系表的方式存储400个频点的配置参数；

步骤3：多频点快速切换电路上电后，FPGA依次对4个PLL锁相环器件进行初始化配置：FPGA通过SPI接口对每个PLL锁相环器件配置113个24bit数组寄存器，FPGA一次配置一个PLL锁相环器件，该PLL锁相环器件配置完毕后，再配置下一个PLL锁相环器件；

步骤4：FPGA对4个PLL锁相环器件进行初始化配置全部完毕后，FPGA等待并判断是否接收到前端设备的切换更新脉冲指令：如果收到，则主控状态机解析脉冲指令，根据脉冲指令重新选择配置PLL的通道，主控状态机根据ROM存储模块中已预设好的频点对应关系表，并以查表方式，选择切换频点的寄存器值，并将该值作为寄存器更新值，发给PLL配置驱动时序模块，同时，主控状态机向PLL配置驱动时序模块发送寄存器值更新请求，执行步骤5；如果没有收到，则执行步骤4；