在系统可编程器件isp1032E在高精度数据采集系统中的应用

1、在系统可编程器件isp1032e在高精度数据采集系统中的应用 isp在系统可编程技术是相对于以往可编程器件（pld）实现规律设计时必需有专用的烧录器而言的，它不需要将isp器件拆上拆下即可实现对所需规律设计的反复设计和编程。这样就给系统设计研发、电路板调试和升级维护带来了极大的便利，从而缩短了系统的研发周期，实现了硬件电路的软件化设计。 相对于常用的pld器件，isp器件具有体积小、容量大、编程便利、便于在线调试等优点，可实现较大规模的电路设计，且可实现编程加密。尤其在输入输出管脚众多的状况下，可以大大优化系统设计、节约系统空间。而相对于器件而言，isp器件的容量要小些，但其片内的规律一经加载

2、就不会因掉电而再走失。若要转变规律，只需通过下载电缆重新加载即可，而无需片外扩展eprom存储电路的结构数据，因而电路实现更为便利容易。其实，这对于普通没有过于复杂的规律计算的电路设计，其容量普通已经足够。下面以lattice公司的isp1032e为例，介绍isp器件在高精度数据采集系统中的应用技术。2 isp1032e器件介绍21 isp1032e的内部结构和时序模型isp1032e的内部结构1所示。该器件有6000个门单元规律，192个寄存器单元，64个通用io，8个专用输入管脚，4个专用时钟输入，一个可提供上述各部分内部互连的集中衔接池grp。isp1032e的基本规律单元是万能规律块g

3、lb，共32个，分离标定为a0d7。每个glb单元对应于18个输入单元、1个与或非规律阵列、4个输出单元。glb的输入单元来自于grp和专用输入；全部的输出单元都需进入grp，以便于衔接到其他的输入单元。isp1032e的内部时序模型2所示。其中goe0、goe1为全部io单元的输出访能管脚。该管脚也可作为专用输入管脚来用。外部专用时钟输入管脚y0与全部glb单元的一个时钟输入脚相连；y1进入时钟分配网络后可挑选控制任何一个glb单元的时钟输入；y2进入时钟分配网络后可挑选与任何一个glb单元或io单元相连；y3进入时钟分配网络后可挑选与任何一个io单元相连。可用于将全部的glb单元或io寄存

4、器单元复位。22系统规律加载的硬件实现在通过硬件加载系统规律时，首先用lattice公司的专用编译软件ispdesignexpert生成所需的jed熔丝图文件，再通过专用下载软件ispvmsystem中的ispdcd（ispdaisychaindownload）将该jed熔丝图文件转换成isp流的形式，以便于利用pc机并口将所要生成的规律通过下载电缆烧录到相应的isp器件中。isp设备下载电缆的编程接口协议采纳的是lattice isp协议或ispjtag协议标准。isplsi1000e和2000系列、以及ispgds和ispgal系列都只能通过lattice isp接口来举行编程；而ispl

5、si2000v系列只能采纳ispjtag标准举行编程；其余的ispgdx、isplsi3000和6000系列均可采纳上述两种协议。通过下载电缆实现上述过程的原理图3所示。需要特殊注重的是：图中ispen信号与地之间必需加入001f的滤波，而且该电容与脚的距离越近越好。这是由于在下载程序期间，ispen信号为低电平有效，这样就很简单受干扰而沉没本身很弱的有效信号。3 软件流程该数据采集系统的软件设计流程4所示。通常在设计软件时，图形输入办法与硬件语言描述办法有各自的优点。图形输入法比较容易明白，便于调试；而硬件描述语言在书写复杂电路设计中具有较大的优势。事实上，混合输入法兼有上面两种办法的优点，

6、因而具有广泛的应用。4 在数据采集中的应用41工程背景现代测试系统的一个共同特点是高速、高精度和多参数综合测试。在背板式发动机参数综合测试系统中，应变、压阻、热以及热电耦信号的调理输出都需要做高精度的采集与处理。为实现高精度的性能指标，充分发挥速度快，运算功能强大的优势，笔者设计了以dsp为核心的处理器、以isp译码控制电路为核心的控制单元和多路模拟开关挑选电路、程控放大电路以及程控模拟滤波电路、高精度模数转换电路、调零与自标定电路等组成的高精度数据采集板。该测试系统对内可以实现高精度的数据采集，对外可以通过isp译码控制经仪器与其它仪器板卡或互联设备举行数据通信。42 系统的总体结构图5是该

7、高精度数据采集系统的总体结构。系统中的adc选用crystal公司的24位串行双通道输出模数转换器cs5397来实现高精度的数据采集。为了检测模拟通道的功能，通道输入信号可切换至内部的dac调零与自标定电路，以便用dac调零与自标定电路产生特定的直流与沟通信号来作为标定信号此标定信号可用于标定通道的增益与零偏，并提高系统精度。为了实现抱负的幅频特性，系统采纳了前端模拟滤波和后端dsp数字滤波相结合的工作方式。43 应用结果dac调零与自标定电路部分的isp译码控制电路（原理图方式）6所示。在该程序胜利烧录到isp芯片后，可以通过isp地址译码来控制dac（dac7614）串行输入数据和输入时钟

8、的开或关，并按照该dac的工作特性输出所需的、用于调零与自标定的模拟值。在电路设计中，因为用到的锁存器数目繁多，而有可能造成系统资源的不足（锁存器数目不足），所以，系统特地设计有d触发器电路以解决d触发器资源不足的问题。其原理图7所示。5 小结isp在系统可编程技术及其相应的器件isplsi是lattice公司1992年首创的。其先进的思想和灵便的在系统可编程方式极大的冲击了传统的数字电路设计，从而为数字电路设计带来了一场技术革命。1999年11月，lattice公司又推出了在系统可编程isppac（insystem programmability programmable analog circuits），从今揭开了模拟电路开发及讨论的新篇章。虽