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No.60089
作者：sz20120406
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标题：sz20120406:FPGA的新型谐波分析仪设计
摘要：No.60089FPGA的新型谐波分析仪设计 FPGA的新型谐波分析仪设计
该单元实际包含两大部分，即采样控制逻辑部分和FFT运算部分。采样逻辑部分负责MAX125的读数据逻辑控制。FFT运算部分包括FFT控制逻辑、采样数据缓存、FFT处理核与结果存储FIFO。从IDT72V845输出的14位采样数据，首先暂存于采样数据缓存中；然后FFT处理核从该缓存中读取数据进行处理；处理完毕的数据存放于结果FIFO中；FFT控制逻辑单元向Nios处理器申请中断，Nios处理器响应应该中断向FFT控制逻辑单元发送读信号；然后从结果FIFO读取分析结果。以往FFT设计中，往往使用定点数。因为使用定点数时，系统结构相对简单、运算速度快，但精度不高。在FPGA中使用浮点数时，系统相对设计复杂，但精度高。基于本系统对精度的苛刻要求，故采用浮点数进行FFT的硬件算术实现。FFT处理核采用先进的多层并行流水线技术，可以在1ms内完成8路256点的FFT运算。该单元实际相当于一个基于标准单精度浮点数的FFT变换协处理器，提供了简单可靠的接口以连接采样单元和处理器，并能独立进行FFT处理。显示单元为一块普通点阵LCD显示屏，可以显示各种谐波分析的数据和简单波形。该LCD显示屏由处理器直接控制。网络接口单元是由1块MAX485芯片和1块RealTek8019以太网接口芯片构成。MAX485芯片提供了标准的RS485接口，其通信协议为标准IEC4000-5-104规约，该规约为IEC规定的标准电力系统通信规约。通过处理器的系统软件实现，可以直接传送分析结果数据给上层使用同样规约的第三方综合自动化站或监控系统。RealTek8019是一块全双工以太网接口芯片，该芯片实现了RFC 1600规范中要求的物理层，提供了标准的以太网接口，其通信协议为标准的TCP/IP协议，通过处理器的软件实现。控制单元核心为使用FPGA实现的处理器Nios。Nios是Altera公司提供的基于Harvard结构的RISC通用处理器IP Core，目前最新版本为3.0，有16位和32位两个版本。两个版本均使用16位的RISC指令集，差别主要于系统总线带宽。在系统开发中使用Nios，可以根据需要自行配置处理器数目可多达512个。开发者可在FPG ......

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