FPGA在激光測速靶中的應用
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AD7482是ADI公司推出的一款12位高速、低功耗逐次逼近式A／D轉換器，配有一個并行接口，最高吞吐量可達3MSPS。該器件內置一個低噪聲、寬帶寬采樣一保持放大器，可處理40 MHz以上的輸入頻率。
3．3 存儲器的選擇
可作為固態(tài)記錄器件的半導體件有多種，主要包括SRAM，DRAM，FRAM，FLASH等幾種器件。由于采集的時間短，數據容量小，采用SRAM就能滿足應用。N08T1630C1BT是NanoAmp Solutions公司一款低功耗512 k×16 bit SRAM，它有19位地址線，16位數據線，邏輯控制簡單且易實現。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/192018.htm
4 主要模塊邏輯實現
FPGA設計主要包括3個模塊部分：A／D轉換器控制模塊、SRAM控制模塊和計時器模塊。系統工作過程為：觸發(fā)信號觸發(fā)后，FPGA控制A／D轉換器開始采集，同時將A／D轉換到的數據存儲到SRAM中，200μs后FPGA控制A／D轉換器停止采集，等待下一次觸發(fā)信號的到來。
4．1 A／D轉換器控制模塊
AD7482的主要控制信號有：片選(CS)、讀信號(RD)、啟動轉換(CONVST)、忙信號(BUSY)。其中，片選(CS)、讀信號(RD)控制轉換結果讀取；啟動轉換(CONVST)控制啟動轉換過程；忙信號(BUSY)標志AD7482正處于轉換過程。AD7482滿額度工作時的轉換時間(conversion time)為300 ns，其中，跟蹤保持獲取時間(track-and-hold acquisitiontime)為70 ns．轉換結果存取時間為30 ns。實際應用中，2MSPS的采樣頻率就能滿足系統的要求，CONVST控制轉換開啟關閉，CS和RD連接在一起控制轉換結果的存取，編寫VHDL程序，在QuartusII軟件中仿真，仿真結果如圖3所示。
圖3中，convst跳轉為低電平時，AD7482開始模數轉換，rd跳轉為低電平時，將轉換的結果讀取到SRAM中。
4．2 SRAM控制模塊
A／D轉換器每轉換一次，FPGA控制A／D轉換器將轉換的結果讀取存儲到SRAM中。N08T1630ClBT的主要控制信號有：片選(CE)、寫使能(WE)、輸出使能(0E)、高字節(jié)使能(UB)、低字節(jié)使能(LB)。N08T1630C1BT的寫時序為：確定地址=>拉低CE=>拉低WE一>將要寫入的12位數據置于數據線上=>拉高wE。電路中將N08T1630C1BT的片選(CE)端和寫使能(WE)端連接到一起，由FPGA發(fā)出的rd信號進行控制，即可完成A／D轉換結果的數據存儲，編寫相應的VHDL程序，在QuartusII軟件中仿真，仿真結果如圖4所示：rd跳轉為低電平時，數據寫入SRAM，SRAM的地址位加一。
4．3 計時器模塊
由于啟動靶和終止靶之間的距離s是已知的，只要能測出子彈通過啟動靶和終止靶之間的時間t，就可利用v=s／t測出子彈的速度。用VHDL語言編一以啟動靶觸發(fā)信號為啟動信號和以終止靶觸發(fā)信號為停止計數的計時器，便可得出子彈通過啟動靶和終止靶之間的時間。計數器的編程很簡單，在此就不再多作說明。
5 結論
通過對激光測速靶數據采集系統的改進，采用FPGA控制A／D轉換器來完成數據采集，以代替現成的數據采集卡，具有電路簡單、易于擴展、體積小等優(yōu)點，大大降低了測速靶的成本，進一步增加了系統應用的靈活性。
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