FPGA驱动DAC芯片输出（以TLV5618为例）_fpga 双电压输出-程序员宅基地

技术标签： fpga  FPGA学习笔记  

一、任务

使用FPGA芯片控制DAC采集芯片，输出指定的电压值。

二、硬件部分

为了将FPGA输出的数字电压转换成模拟电压，我们使用到了数模转换芯片(简称DAC)TLV5618。进行设计前，我们先到网上检索并查看了该芯片的数据手册。

1.芯片功能图

在这里插入图片描述

2.端口功能表

在这里插入图片描述
从功能图和功能表中我们可以看出，TLV5618有四个输入端口：
片选信号CS、数据串行输入端口DIN、模拟参考电压REF、数字时钟SCLK。
两个输出端分别为OUTA和OUTB，均为对应的模拟电压输出端。

3.时序图

在这里插入图片描述
从时序图中我们可以看到使用该芯片时要注意这几个参数：
tw(L)：低电平最小宽度，25ns。
tw(H)：高电平最小宽度，25ns。
tsu(D)：数据最短建立时间。
th(D)：数据最短保持时间。
tsu(CS-CK)：片选信号下降沿到第一个时钟下降沿最短时间。
th(CSH)：片选信号最短拉高时间。

在我们写FPGA代码时，需要根据严格按照时序图来。

4.输出电压计算

在这里插入图片描述
由手册给出的公式知，输出电压与输入的编码值成正比，同时还要乘以一个系数REF，这个系数从芯片的REF引脚输入。我们打开并查看开发板的原理图：在这里插入图片描述
从图中知，我们用到了芯片LM4040-2.0给DAC供电，这个芯片工作时输出电压为4.028V（即精度为12位），故参数REF为4.028。

5.时钟频率与刷新率计算

在这里插入图片描述
我们查阅手册后知道，使用该芯片时，时钟最大频率为20MHz，刷新率为时钟频率的1/16。而开发板提供的原始时钟为50MHz,因此可以采用四分频后得到12.5MHz的时钟频率。

三、设计方案

在这里插入图片描述
我们考虑用FPGA设计一个DAC驱动，通过CS、sclk、din三根信号线与DAC芯片连接，设计输入端口Data[15:0]。同时为了便于与其他模块共同协作，我们加上了使能端口en和转换完成标志位Conv_done，这是FPGA设计时必须考虑的一点，对于复杂的驱动模块，这两个信号是不可或缺的。

四、软件部分

这里直接上代码部分，注释里面有解读。

// 驱动部分
module tlv5618(
	Clk,
	Rst_n,
	
	DAC_DATA,	//并行数据输入端
	Start,		//开始标志位
	Set_Done,	//完成标志位
	
	DAC_CS_N,	//片选
	DAC_DIN,	//串行数据送给ADC芯片
	DAC_SCLK,	//工作时钟SCLK
	DAC_State	//工作状态
);
	
	parameter fCLK = 50;		//时钟参数
	parameter DIV_PARAM = 2;	//分频参数

	input Clk;
	input Rst_n;
	input [15:0] DAC_DATA;
	input Start;
	output reg Set_Done;
	
	output reg DAC_CS_N;
	output reg DAC_DIN;
	output reg DAC_SCLK;
	output DAC_State;
	
	assign DAC_State = DAC_CS_N;	//工作状态标志与片选信号相同
	
	reg [15:0] r_DAC_DATA;
	
	reg [3:0] DIV_CNT;		//分频计数器
	reg SCLK2X;				//2倍SCLK的采样时钟
	
	reg [5:0]
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