基于FPGA的微型數(shù)字存儲系統(tǒng)設計
1 引言
針對航天測試系統(tǒng)的應用需求,提出一種基于FPGA的微型數(shù)字存儲系統(tǒng)設計方案。該系統(tǒng)是在傳統(tǒng)存儲測試系統(tǒng)的基礎上,利用可編程邏輯器件FPGA對傳統(tǒng)存儲測試系統(tǒng)進行單元電路的二次集成,使測試系統(tǒng)體積大幅減小,功耗急劇降低,從而提高系統(tǒng)的抗高過載性能,增加系統(tǒng)靈活性、通用性和可靠性。FPGA不僅完成控制存儲及大部分的相關數(shù)字邏輯單元電路,而且使得整個存儲系統(tǒng)更為簡單,布線也更容易。另外,系統(tǒng)FPGA編程就是按照預定功能連接器件內的熔絲,從而使其完成特定邏輯功能的過程,一旦完成編程,F(xiàn)PGA就相當于一片能夠完成特定功能的集成電路,因而無需擔心程序運行路徑出錯,這與單片機有本質區(qū)別。
2 系統(tǒng)硬件設計
2.1 器件選型
2.1.1 電源轉換器TPS70358
系統(tǒng)中,F(xiàn)PGA工作電壓為3.3 V和2.5 V,USB接口器件CY7C68013 工作電壓為3.3 V,F(xiàn)lash工作電壓為3.3 V,系統(tǒng)需通過電源器件TPS70358將電壓轉換為3.3 V和2.5 V,為系統(tǒng)各器件提供電源。TPS70358是新一代的集成穩(wěn)壓器,是一個自耗很低的微型片上系統(tǒng),具有極低的自有噪音和較高的電源紋波抑制性能,因此,該器件適用于一塊電路板或一片重要器件(如FPGA、DSP)供電的電壓轉換。
2.1.2 現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)XC2S50
該系統(tǒng)采用XC2S50型FPGA控制各個接口,該器件是xilinx公司生產的Sparran II系列高性能現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA),具有如下特點:內置標準JTAG接口,支持3.3 V在系統(tǒng)可編程(ISP);3.3 V電源,集成密度為50 000個可用門;引腳到引腳的延時7.5 ns,系統(tǒng)頻率高達200 MHz。采用單片F(xiàn)PGA實現(xiàn)邏輯控制功能簡化電路設計,提高系統(tǒng)可靠性。且XC2S50系統(tǒng)可編程,只需將一根下載電纜連接到目標板上,就可多次重復編程,方便電路調試。
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