Подключение AD7478A к ПЛИС по SPI, Совет, помощь,подсказка. Опции

[Hit]

Здравствуйте! Необходимо подключить АЦП AD7478А к ПЛИС. На вход ацп подается последовательность импульсов с частотой 4кГц, длительностью 1 мкс. Момент прихода импульса не известен. Т.е. необходимо поставить пороговое устройство(ПУ). Поясните, пожалуйста, как в этом случае необходимо считывать данные? На форуме нашел этот код. Правда он косячный. Необходимо сформировать cs-сигнал в момент прихода разрешающего сигнала с ПУ, и в этот же момент запустить тактовые импульсы, так? Просто нужно сформировать 12 импульсов,ацп выдаст по ним данные, которые придут в регистр?

Код

d:\zwork\tlc548(9)\top_lev.vhd
1 libraryIEEE;
2 useIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
3 useIEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
4 useIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
5
6 entitytop_lev is
7 port(
8 clk : in std_logic; -- External clock
9 Data_adc: in std_logic; -- Data from ADC
10 cs : in std_logic; -- External ChipSelect
11 cs_adc : out std_logic; -- ChipSelect for ADC ==-Active Low-==
12 clk_adc : out std_logic; -- Clock for ADC
13 Data_out: out std_logic_vector(7 downto 0) -- Output Vector 8 bits
14 );
15 endtop_lev;
16
17 architectureBehavioral oftop_lev is
18
19 signalD_reg : std_logic_vector(7 downto 0);
20 signalcnt : std_logic_vector(2 downto 0);
21
22 begin
23
24 clk_adc <=clk;
25 cs_adc <=cs;
26
27 process(clk)
28 begin
29 if rising_edge(clk) then
30 ifcs ='0' then
31 D_reg <=D_reg(6 downto 0) &Data_adc;
32 --else
33 --D_reg <= (others => '0');
34 end if;
35 end if;
36 end process;
37
38 process(clk,cs)
39 begin
40 ifcs ='1' then
41 cnt <= (others =>'0');
42 elsif rising_edge(clk) then
43 cnt <=cnt +'1';
44 end if;
45 end process;
46
47 Data_out <=D_reg whencnt = "00000000";
48
49 endBehavioral;
50

Прикрепил временную диаграмму АЦП.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[cnn2]

В момент когда нужно считать данные с АЦП формируете временную диаграмму
по фронту CS получаете 8 бит данных

[Hit]

Парад глупых вопросов.
Когда высокий уровень на CS обязательно нSCLK переключать на высокий уровень ?
Когда происходит АЦ преобразование ?
Почему 4 zero? Почему не 3 ?
Data_out <=D_reg when cnt = "00000000"; - почему на выход передаются значения в момент, когда cnt = "00000000"?
Третье состояние после последнего бита, и даже если будут входные импульсы, оно все равно сохранится ?

При поступлении сигнала от ПУ, формируется CS, поступают тактовые импульсы. С каждым тактовым импульсом АЦП выдает одно значение. Оно поступает в сдвиговый регистр. В итоге после 12 импульсов в регистре 8 битное значение. Потом тактовые импульсы продолжают поступать, на на выходе АЦП 3 состояние. Потом ждем следующий сигнал от ПУ. И опять формируем CS длительностью 10 нс. И Все ?
Нужна помощь с кодом.
Схемотехническим проектированием занимался, а вот на VHDL писал только простенькие программы. Помогите с реализацией SPI. Простенькую структуру, а то в интернете нашел вот это, но тут трудновато для моего уровня:

Код

LIBRARY ieee;
USE ieee.std_logic_1164.all;
USE ieee.std_logic_arith.all;
USE ieee.std_logic_unsigned.all;

ENTITY spi_master IS
  GENERIC(
    slaves  : INTEGER := 8;  --number of spi slaves
    d_width : INTEGER := 8); --data bus width
  PORT(
    clock   : IN     STD_LOGIC;                             --system clock
    reset_n : IN     STD_LOGIC;                             --asynchronous reset
    enable  : IN     STD_LOGIC;                             --initiate transaction
    cpol    : IN     STD_LOGIC;                             --spi clock polarity
    cpha    : IN     STD_LOGIC;                             --spi clock phase
    cont    : IN     STD_LOGIC;                             --continuous mode command
    clk_div : IN     INTEGER;                               --system clock cycles per 1/2 period of sclk
    addr    : IN     INTEGER;                               --address of slave
    tx_data : IN     STD_LOGIC_VECTOR(d_width-1 DOWNTO 0);  --data to transmit
    miso    : IN     STD_LOGIC;                             --master in, slave out
    sclk    : BUFFER STD_LOGIC;                             --spi clock
    ss_n    : BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(slaves-1 DOWNTO 0);   --slave select
    mosi    : OUT    STD_LOGIC;                             --master out, slave in
    busy    : OUT    STD_LOGIC;                             --busy / data ready signal
    rx_data : OUT    STD_LOGIC_VECTOR(d_width-1 DOWNTO 0)); --data received
END spi_master;

ARCHITECTURE logic OF spi_master IS
  TYPE machine IS(ready, execute);                           --state machine data type
  SIGNAL state       : machine;                              --current state
  SIGNAL slave       : INTEGER;                              --slave selected for current transaction
  SIGNAL clk_ratio   : INTEGER;                              --current clk_div
  SIGNAL count       : INTEGER;                              --counter to trigger sclk from system clock
  SIGNAL clk_toggles : INTEGER RANGE 0 TO d_width*2 + 1;     --count spi clock toggles
  SIGNAL assert_data : STD_LOGIC;                            --'1' is tx sclk toggle, '0' is rx sclk toggle
  SIGNAL continue    : STD_LOGIC;                            --flag to continue transaction
  SIGNAL rx_buffer   : STD_LOGIC_VECTOR(d_width-1 DOWNTO 0); --receive data buffer
  SIGNAL tx_buffer   : STD_LOGIC_VECTOR(d_width-1 DOWNTO 0); --transmit data buffer
  SIGNAL last_bit_rx : INTEGER RANGE 0 TO d_width*2;         --last rx data bit location
BEGIN
  PROCESS(clock, reset_n)
  BEGIN

    IF(reset_n = '0') THEN        --reset system
      busy <= '1';                --set busy signal
      ss_n <= (OTHERS => '1');    --deassert all slave select lines
      mosi <= 'Z';                --set master out to high impedance
      rx_data <= (OTHERS => '0'); --clear receive data port
      state <= ready;             --go to ready state when reset is exited

    ELSIF(clock'EVENT AND clock = '1') THEN
      CASE state IS               --state machine

        WHEN ready =>
          busy <= '0';             --clock out not busy signal
          ss_n <= (OTHERS => '1'); --set all slave select outputs high
          mosi <= 'Z';             --set mosi output high impedance
          continue <= '0';         --clear continue flag

          --user input to initiate transaction
          IF(enable = '1') THEN      
            busy <= '1';             --set busy signal
            IF(addr < slaves) THEN   --check for valid slave address
              slave <= addr;         --clock in current slave selection if valid
            ELSE
              slave <= 0;            --set to first slave if not valid
            END IF;
            IF(clk_div = 0) THEN     --check for valid spi speed
              clk_ratio <= 1;        --set to maximum speed if zero
              count <= 1;            --initiate system-to-spi clock counter
            ELSE
              clk_ratio <= clk_div;  --set to input selection if valid
              count <= clk_div;      --initiate system-to-spi clock counter
            END IF;
            sclk <= cpol;            --set spi clock polarity
            assert_data <= NOT cpha; --set spi clock phase
            tx_buffer <= tx_data;    --clock in data for transmit into buffer
            clk_toggles <= 0;        --initiate clock toggle counter
            last_bit_rx <= d_width*2 + conv_integer(cpha) - 1; --set last rx data bit
            state <= execute;        --proceed to execute state
          ELSE
            state <= ready;          --remain in ready state
          END IF;

        WHEN execute =>
          busy <= '1';        --set busy signal
          ss_n(slave) <= '0'; --set proper slave select output
          
          --system clock to sclk ratio is met
          IF(count = clk_ratio) THEN        
            count <= 1;                     --reset system-to-spi clock counter
            assert_data <= NOT assert_data; --switch transmit/receive indicator
            clk_toggles <= clk_toggles + 1; --increment spi clock toggles counter
            
            --spi clock toggle needed
            IF(clk_toggles <= d_width*2 AND ss_n(slave) = '0') THEN
              sclk <= NOT sclk; --toggle spi clock
            END IF;
            
            --receive spi clock toggle
            IF(assert_data = '0' AND clk_toggles < last_bit_rx + 1 AND ss_n(slave) = '0') THEN
              rx_buffer <= rx_buffer(d_width-2 DOWNTO 0) & miso; --shift in received bit
            END IF;
            
            --transmit spi clock toggle
            IF(assert_data = '1' AND clk_toggles < last_bit_rx) THEN
              mosi <= tx_buffer(d_width-1);                     --clock out data bit
              tx_buffer <= tx_buffer(d_width-2 DOWNTO 0) & '0'; --shift data transmit buffer
            END IF;
            
            --last data receive, but continue
            IF(clk_toggles = last_bit_rx AND cont = '1') THEN
              tx_buffer <= tx_data;                       --reload transmit buffer
              clk_toggles <= last_bit_rx - d_width*2 + 1; --reset spi clock toggle counter
              continue <= '1';                            --set continue flag
            END IF;
            
            --normal end of transaction, but continue
            IF(continue = '1') THEN  
              continue <= '0';      --clear continue flag
              busy <= '0';          --clock out signal that first receive data is ready
              rx_data <= rx_buffer; --clock out received data to output port    
            END IF;
            
            --end of transaction
            IF((clk_toggles = d_width*2 + 1) AND cont = '0') THEN  
              busy <= '0';             --clock out not busy signal
              ss_n <= (OTHERS => '1'); --set all slave selects high
              mosi <= 'Z';             --set mosi output high impedance
              rx_data <= rx_buffer;    --clock out received data to output port
              state <= ready;          --return to ready state
            ELSE                       --not end of transaction
              state <= execute;        --remain in execute state
            END IF;
          
          ELSE              --system clock to sclk ratio not met
            count <= count + 1; --increment counter
            state <= execute;   --remain in execute state
          END IF;

      END CASE;
    END IF;
  END PROCESS;
END logic;

[cnn2]

1. необязательно, на временной диаграмме это отмечено пунктиром, но
обязательно перед спадом CS установить SCLK в 1, поэтому проще всего держать SCLK в 1
в неактивном состоянии
2. The CS signal initiates the data transfer and conversion process.
The falling edge of CS puts the track-and-hold into hold mode
and takes the bus out of three-state
преобразование начинается по спаду CS
3. думается что нули выдаются пока идет преобразование

минимум CS 10 ns, более важно значение tQUIET минимум 50 ns

[Iptash]

Все же просто.
Ваш цикл : CS в 1 SCLK в 1, CS уст. в 0 выжидается время мин. t2 после чего вы выдаете серию 12 импульсов SCLK со скваженностью мин. указанные в даташит и тем самым загружаете в ваш входной регистр данные АЦП SDATA. После чего у вас SCLK должен находится в 1 потом CS также в 1 и выжидаете время tQUIET.
Первые 4 нулевых бита можно наверное использовать для проверки на 0. Если не 0, то значит есть помехи. И вообще у вас могут записываться не корректные данные
во входной регистр если не принять меры по "очистке " входного сигнала.

[Hit]

Спасибо)

[Hit]

Помогите. Голова уже не соображает. Вот диаграмма. Код.

CODE

library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
use IEEE.NUMERIC_STD.ALL;

entity SPI_Master is
Generic ( Quarz_Taktfrequenz : integer := 96000000;
SPI_Taktfrequenz : integer := 48000000;
Laenge : integer := 16
);
Port (
RX_Data : out STD_LOGIC_VECTOR (Laenge-1 downto 0);
MISO : in STD_LOGIC;
SCLK : out STD_LOGIC;
SS : out STD_LOGIC;
TX_Start : in STD_LOGIC;
TX_Done : out STD_LOGIC;
clk : in STD_LOGIC
);
end SPI_Master;

architecture Behavioral of SPI_Master is
signal delay : integer range 0 to (Quarz_Taktfrequenz/(2*SPI_Taktfrequenz));
constant clock_delay : integer := (Quarz_Taktfrequenz/(4*SPI_Taktfrequenz));

type spitx_states is (spi_stx,spi_txactive,spi_etx);
signal spitxstate : spitx_states := spi_stx;

signal spiclk : std_logic;
signal spiclklast: std_logic;

signal bitcounter : integer range 0 to Laenge; -- wenn bitcounter = Laenge --> alle Bits uebertragen
signal rx_reg : std_logic_vector(Laenge-1 downto 0) := (others=>'0');

begin

process begin
wait until falling_edge(CLK);
if(delay>0) then delay <= delay-1;
else delay <= clock_delay;
end if;
spiclklast <= spiclk;

case spitxstate is
when spi_stx =>
SS <= '1';
TX_Done <= '0';
bitcounter <= Laenge;
spiclk <= '1';
if(TX_Start = '1') then
spitxstate <= spi_txactive;
SS <= '0';
delay <= clock_delay;
end if;

when spi_txactive =>
if (delay=0) then
spiclk <= not spiclk;
if (bitcounter=0) then
spiclk <= '1';
spitxstate <= spi_etx;
end if;
if(spiclk='1') then
bitcounter <= bitcounter-1;
end if;
end if;

when spi_etx =>
SS <= '1';
TX_Done <= '1';
if(TX_Start = '0') then
spitxstate <= spi_stx;
end if;
end case;
end process;

process begin
wait until falling_edge(CLK);
if (spiclk='1' and spiclklast='0' ) then
rx_reg <= rx_reg(rx_reg'left-1 downto 0) & MISO;
end if;
end process;


SCLK <= spiclk;
RX_Data <= rx_reg;

end Behavioral;

И тестБенч.

CODE

LIBRARY ieee;
USE ieee.std_logic_1164.ALL;
USE ieee.numeric_std.ALL;

ENTITY tb_SPI_Master_vhd IS
END tb_SPI_Master_vhd;

ARCHITECTURE behavior OF tb_SPI_Master_vhd IS

COMPONENT SPI_Master
Port ( RX_Data : out STD_LOGIC_VECTOR (15 downto 0);
MISO : in STD_LOGIC;
SCLK : out STD_LOGIC;
SS : out STD_LOGIC;
TX_Start : in STD_LOGIC;
TX_Done : out STD_LOGIC;
clk : in STD_LOGIC
);
END COMPONENT;

SIGNAL MISO : std_logic := '0';
SIGNAL TX_Start : std_logic := '0';
SIGNAL clk : std_logic := '0';



SIGNAL RX_Data : std_logic_vector(15 downto 0);
SIGNAL SCLK : std_logic;
SIGNAL SS : std_logic;
SIGNAL TX_Done : std_logic;

SIGNAL rxsrslave : std_logic_vector(15 downto 0) := x"0000";

BEGIN

uut: SPI_Master PORT MAP(
RX_Data => RX_Data,
MISO => MISO,
SCLK => SCLK,
SS => SS,
TX_Start => TX_Start,
TX_Done => TX_Done,
clk => clk
);

clk <= not clk after 5.2 ns; -- 96 MHz

process (sclk) begin
if (falling_edge(SCLK)) then
rxsrslave <= rxsrslave(14 downto 0) & MISO;
end if;
end process;




b : PROCESS BEGIN

wait for 3035 ns;
MISO<='1';

wait for 106688 ns;
MISO<='0';
wait;
END PROCESS;



tb : PROCESS BEGIN

wait for 3 us;
TX_Start <= '1';

wait until TX_Done='1';
TX_Start <= '0';
wait for 100000 ns;


wait for 3 us;
TX_Start <= '1';

wait until TX_Done='1';
TX_Start <= '0';
wait for 100000 ns;


wait for 3 us;
TX_Start <= '1';

wait until TX_Done='1';
TX_Start <= '0';
wait;
END PROCESS;

END;

В Rx_date записывается лишнее значение. rxrslave прописан в тестбенче, он тактируется SCLK , поэтому там правильно записывается(по заднему фронту). Rx_date тактируется clk, запись туда производится при spiclk='1' and spiclklast='0' . И в самом конце он производит лишнюю запись. Как исправить ? Никак не соображу что понаделал.

Сообщение отредактировал des00 - Mar 31 2013, 17:48

Причина редактирования: используйте тег codebox для больших участков кода (с) модератор

Эскизы прикрепленных изображений