51单片机与FPGA接口逻辑设计
51单片机与FPGA接口逻辑设计可编程逻辑器件(PLD)及EDA技术的应用成为电子系统设计的潮流。FPGA是一种新兴的可编程逻辑器件(PLD)，与其它PLD相比，具有更高的密度、更快的工作速度和更大的编程灵活性。
单片机以其体积小、功能齐全、价格低廉、可靠性高等方面所具有的独特优点，长期以来被广泛的应用在各领域。
基于FPGA的高密度、高速度、现场可编程的能力和单片机强大的数据处理功能，制作了波形发生系统，用于产生各种频率的正弦波、方波和三角波，其幅值0～5V可调，频率步进达到1Hz以下，频率范围1Hz～100kHz。
该波形发生器以单片机(MCS8031)为中心控制系统，FPGA片内实现DDS技术，在此DDS技术中，采用6级BCD比例乘法器级联。首先由单片机将E2PROM28c64中存入波形数据。FPGA在单片机的控制下，利用较高的时钟频率(16M)生成用户要求的频率的128倍频，并以此频率在E2PROM28c64取波形数据，将其发送给D/A转换器，并通过滤波器输出。同时单片机实现对输出电压的控制。
本设计中，FPGA选用Altera公司的FLEX10K，晶振频率可达40MHz。使用MAX+PLUSⅡ开发系统支持。FLEX10K系列是FLEX系列当中非常有代表性的FPGA器件系列，每个FLEX10K器件包含一个嵌入式阵列和一个逻辑阵列。嵌入式阵列用来实现各种存储器及复杂的逻辑功能。逻辑阵列用来实现普通逻辑功能。嵌入式阵列和逻辑阵列结合而成的嵌入式门阵列具有高性能、高密度、灵活的互连方式、支持多电压I/O接口、多种配置方式以及低功耗等特性。
在此设计中，单片机和FPGA完成各自功能设计较容易实现，关键的难点是两者的接口设计。
经过不断的摸索，可以用VHDL语言实现接口程序设计，从而圆满实现了整个波形发生器的设计。
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