Здравствуйте.
У нас шефу понадобился калибровочный стенд для оптических модулей счетчиков пыли. Чтобы снимать распределение частиц по размерам.
Для этого надо поставить порядка 50-ти компараторов и на каждый прикрутить по 24-битному счетчику. Ну , допустим, можно взять горстку счетверенных компараторов. Но счетчиков, боюсь будет уже не горстка, а большая куча. Значит надо их запихивать в ПЛИС.
ВОПРОС:
Куда посоветуете запихнуть такое количество счетчиков. Какую серию/сколько корпусов будет оптимально по цене, причем хотелось бы обойтись без BGA.

Да в какой-нибудь младший Spartan от Xilinx, например. Для самих счетчиков требуется всего 1200 триггеров.

Какая длительность импульса? Вряд-ли меньше микросекунды. А в этом случае можно обойтись одним аккумулятором и встроенныой в любой кристалл памятью. Все равно нужно каким-то образом еще городить логику считывания результатов. Но можно и в лоб. Вариантов, в общем, куча.

А еще можно взять не компараторы, а АЦП и строить гистограмму. Если частота событий небольшая, может и микроконтроллера хватит, т.е. можно будет вообще на все одной микросхемой обойтись и без FPGA. Нужно всего-то 150 байт памяти на хранение результата.

В таких системах длина импульса может быть несколько микросекунд. И нужно померить максимум. Но быстрый детектор максимума обсуждается в другой ветке, а в этой - FPGA

P.S. Конечно, чтобы не отходить от темы - можно поставить быстрый flash-АЦП, после которого FPGA Или DSP c АЦП, работающим на частоте в несколько мегагерц, Но это уже offtopic.

6 битный АЦП всяко меньше места займет, чем компараторы. И проводов меньше. В конце концов, внутри FPGA можно декодировать снова в 50 сигналов.

Да, конечно, но в этом случае, чтобы строить гистограмму, выход АЦП нужно не распараллеливать на 50 сигналов, а непосредственно адресовать ячейку памяти в FPGA

В общем, нужно понять, какое свойство какого именно сигнала человек хочет измерить, а потом подбирать самый простой путь решения такой довольно простой задачи.

P.S. Вообще, кто знает - может быть у него 50 оптических каналов?

Любой циклон от альтеры.

По поводу АЦП Oldring правильно сказал - там очень малая длительность импульса. Собственно 50 компараторов - это и есть параллельное АЦП. Но с АЦП я не смогу так быстро считывать информацию в микроконтролер. Стоимость одного компаратора AD - примерно один доллар х50 - вполне приемлемо - считай даром .
Десять корпусов - тоже приемлемо. Может и можно другой огород городить, но неохота. Макет то будет один, ну может быть два. Здесь цена вопроса - не главное.
То есть что, на самом деле все это влезет в одну не самую большую ПЛИС? Реально?

Да сами посмотрите. Все абсолютно реально.

http://www.xilinx.com/products/silicon_sol...iew.htm#s3table

P.S. Только не забудьте, что если делать в лоб - возможны будут множественные срабатывания на одной частице, из-за немонотонности импульса. Поэтому правильно - сглаживание импульса аналоговым фильтром на входе, измерение импульса при помощи достаточно высокочастотного АЦП или пикового детектора, выделения импульса от одной частицы, учет частицы в нужном канале счетчика. В принципе, эта вся обработка легко реализуется в FPGA.

Большое спасибо за советы. Я сам не буду. Потому что не умею. Хоть и заказал себе для самообразования книжку по ПЛИС, но как известно первый блин будет комом. Поэтому лучше обращусь к профессионалам. Если есть желающие поучаствовать в разработке в части программирования ПЛИС или рекомендации, я с удовольствием рассмотрю предложения. ИМХО для тех кто умеет - делов на пару часов, а мне самому две недели разбираться, и то - накосячу.

PS. Oldring - а Вы печатаете как метеор! Я еще правку не закрыл как увидел ответ

Возьмите скоростное АЦП и один компаратор для запуска, считывайте результат в ПЛИС - сэкономите кучу времени на отладке и борьбе с помехами от срабатывающих компараторов на аналоговый вход.

Мысль хорошая. Но тут надо долго и напряженно думать. Если делать тысячу или сотню - имело бы смысл. Поскольку речь идет о двух штуках по моему проще сделать в лоб. И есть еще одно соображение:
ДАЛЬШЕ ИДЕТ OFFTOP - ОБЪЯСНЕНИЕ ПОЧЕМУ ТАК, А НЕ ИНАЧЕ, МОДЕРАТОРЫ, ПРОСТИТЕ ВЕЛИКОДУШНО:
Счетчик сделан следующим образом. Стоит кювета, в ней стоит лазер поперек потока. В третьей плоскости тоже поперек потока стоит приемник. Примерно так, плюс -минус нюансы типа выбора угла, иногда ставят два приемника и схему совпадения и тд. Пролетает пылинка - свет лазера на ней преломляется - на фотоприемнике - импульс. Чем больше частица - тем больше амплитуда. Сигнал поступает на компараторы (в нашем случае 5 штук) и срабатывания считаеют счетчики.
Так как же откалибровать прибор? Берем эталонный счетчик и начинаем гонять методом проб и ошибок подбирая пороги на компараторах так, чтобы распределение частиц было как у эталона. На это может уйти целый рабочий день, а иногда и больше.
Поэтому решили сделать стенд, чтобы один раз подать эталонную пыль на кювету и эталонный счетчик. Снять распределение для данной кюветы по порогу срабатывания компараторов. Затем сопоставляем данные с эталоном, и путем несложных арифметических расчетов определяем величины порогов для пяти компараторов счетчика. Записываем их на бумажку и приклеиваем ее на кювету. При настройке прибора больше не подбираем пороги компараторов, а устанавливаем по приклееной бумажке. Тем самым радикально экономим время для оператора.
ПОЭТОМУ лучше все таки компараторы - чтобы принцип при определении порогов был таким-же как в изделии.

Странная конструкция изделия. Почему не сделать на современной элементной базе? Поставив вместо компараторов и счетчиков в прибор АЦП и прошив калибровку в память контроллера? Или все упирается в то, что придется заново все сертифицировать, а потребность в пылемерах - мизерная? Все-таки прав был DS когда-то: в России есть куча бумажек, но нет приборов. Но это уже полный offtop.

Лучше, конечно, подобные вопросы задавать в отдельной теме в "Измерениях". IMHO "для данной кюветы" нужно настраивать компараторы по источнику эталонного напряжения. Один раз оцифровав импульсы какой-нибудь платой с АЦП. Просто проверив потом один раз, что не промахнулись. Вам бюджет выделен на создание стенда, или это личная инициатива?

По FPGA: чтобы сделать совсем в лоб - ставьте минимум XC3S200. Это второй после младшего. Чтобы количество логических ячеек более чем с двукратным запасом превышало количество считаемых разрядов. Иначе потребуется немного подумать. Если есть немного лишних денег и нет желания самому разбираться в тонкостях программирования FPGA - пишите в личку.

Есть еще более простой путь. Поставьте рядом 10 Ваших серийных пятиканальных счетчиков с настроенными по-разному компараторами

Если хотите дальше обсуждать, почему - давайте, действительно перемещать тему. Я 20 лет тому назад участвовал в проектировании такой системы для разведывательного самолета-лаборатории. Как раз за электронику отвечал. Так вот, весьма плохо коррелирует такой отклик с размером пыли. Очень силно зависит от ее ориентации, формы, типа и т.д.
На канадском приборе, который неизвестно (вернее, как раз известно) как в СССР попал и стоял в тот момент на самолете, была фотодиодная матрица 8 на 4 элемента и несколько линз. Этот прибор мерил размеры частиц на порядок достовернее. Когда в самолет молния попала мне довелось его перебирать, и мучиться с заменами микросхем на советские аналоги, так что я его хорошо изучил.
Еще замечу, что время пролета частицы через луч на самолете неизмеримо меньше, скорость то ведь 600 - 900 км/ч. И ничего, справлялся канадский прибор.
Сейчас такие матрицы копейки стоят. А с одним фотодиодом Вы будете измерять лунные фазы, влажность воздуха и еще кучу всего вместо размера пылинок.

Да такие приборы не только на разведывательных самолетах стояли. Для метеорологических самолетных исследований тоже использовались. Причем, они были разные. И по амплитуде импульса от пролетающей частицы, пересекающей лазерный луч. Как-то калибруют это все и используют, как - я не разбирался детально. Для жидких аэрозолей - понятно как, все хорошо считается. Используют ли их для твердых частиц - не скажу. Но электроника была именно такая: пиковый детектор и что после него уже не помню. И посложнее - стояла одномерная матрица, подсвечиваемая также лазерным лучем, а развертка по второй координате получалась за счет перемещения самой частицы в воздушном потоке относительно прибора. Люди, закупавшие приборы, были опытными - закупили сразу несколько комплектов всех буржуйских микросхем. Судя по всему, в какой-то момент бабла много было выделено. Вот там, действительно, форма кристаллов была хорошо видна. А что можно сказать по рассеянному потоку от пылинок? Разве что только для "эталонной пыли"