基于FPGA的微流控芯片電泳控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

FPGA程序采用VerilogHDL語(yǔ)言在ISE6．2環(huán)境下編寫。經(jīng)ModelSim5．7g仿真無(wú)誤后，在FPGA Compile-rII3．7環(huán)境下編譯為bin文件；再經(jīng)過(guò)ISE6．2的iMPACT工具燒入FPGA的配置存儲(chǔ)器，上電后FPGA即可正常工作。 A／D部分的仿真波形如圖4所示。

固件在uVision2集成開(kāi)發(fā)環(huán)境下采用Keil C51語(yǔ)言開(kāi)發(fā)。固件編譯后，有兩種方法載入CY7C68013A：一種是從EEPROM載入，另一種是從上位機(jī)下載。本系統(tǒng)采用第2種方式。 Hex2c．exe將固件目標(biāo)碼轉(zhuǎn)換為C語(yǔ)言 數(shù)組形式；EZ-Loader提供程序模板；Windows DDK將嵌入固件后的模板編譯為系統(tǒng)文件；制作相應(yīng)的inf文件，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)后，自動(dòng)將固件下載入CY7C68013A。
USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序采用Jungo公司的WinDriver軟件開(kāi)發(fā)。具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：連接本系統(tǒng)后運(yùn)行DriverWiz-ard向?qū)?，選擇對(duì)應(yīng)的 USB設(shè)備，生成對(duì)應(yīng)的．ini文件；然后在設(shè)備診斷對(duì)話框中檢測(cè)到USB接口各端點(diǎn)的正確設(shè)置后，選擇適合的編譯環(huán)境即可生成驅(qū)動(dòng)程序和API函數(shù)的示例代碼。
上位機(jī)軟件采用Visual C++6．0語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，操作界面友好。由于FPGA程序并未完成對(duì)整個(gè)微流控過(guò)程的控制，所以這一任務(wù)由上位機(jī)軟件來(lái)完成。上位機(jī)可以通過(guò)狀態(tài)機(jī)模塊對(duì)其他各個(gè)控制模塊詢問(wèn)狀態(tài)、施加命令，以及讀取返回?cái)?shù)據(jù)。

4 結(jié) 論
本系統(tǒng)以FPGA芯片為控制核心，使用VerilogHDL語(yǔ)言編制了信號(hào)調(diào)理模塊、A／D模塊、高壓模塊、溫度控制模塊以及USB傳輸模塊的程序；另外還編寫了基于Windows XP的驅(qū)動(dòng)程序與控制軟件。在選取串行控制的A／D芯片節(jié)約控制端口的同時(shí)，采用具有大量控制端口的FPGA作為系統(tǒng)的控制芯片，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)對(duì)30個(gè) PCR芯片的控制。該系統(tǒng)通過(guò)并行控制多個(gè)芯片，提高了PCR的檢測(cè)效率，可應(yīng)用于需大批量芯片檢測(cè)的場(chǎng)合。本文提出的使用FPGA控制微流控芯片的方法具有集成度高的優(yōu)點(diǎn)，大幅提高了芯片的檢測(cè)效率，具有較高的實(shí)用價(jià)值。