基于FPGA的温度控制系统设计及实现+程序(3)

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(5) FPGA采用高速CHMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。

可以说，FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。目前FPGA的品种很多，有XILINX的XC系列、TI公司的TPC系列、ALTERA公司的FIEX系列等。

FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的，因此，工作时需要对片内的RAM进行编程。用户可以根据不同的配置模式，采用不同的编程方式。加电时，FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中，配置完成后，FPGA进入工作状态。掉电后，FPGA恢复成白片，内部逻辑关系消失，因此，FPGA能够反复使用。FPGA的编程无须专用的FPGA编程器，只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时，只需换一片EPROM即可。这样，同一片FPGA，不同的编程数据，可以产生不同的电路功能。因此，FPGA的使用非常灵活。

FPGA有多种配置模式：并行主模式为一片FPGA加一片EPROM的方式；主从模式可以支持一片PROM编程多片FPGA；串行模式可以采用串行PROM编程FPGA；外设模式可以将FPGA作为微处理器的外设，由微处理器对其编程。

根据该系统的实现需要的资源，选择的器件为ALTERA公司的EC3C10E22C8N的FPGA芯片，该器件有10320个LE资源，有95个可以用的IO管脚，有2个PLL资源，每个PLL可以产生5个不同的时钟，有423936bit的片内RAM资源，这样的资源对于该系统是完全够用的，因为系统中使用了嵌入式软核NIOS，所以需要有丰富的片内RAM来做为运行基础。

该系统使用了嵌入式软核NIOS,用来做CPU控制器，Nios嵌入式软核处理器是ALTERA公司推出的32位指令集的可编程的软核处理器,该处理器采用哈佛结构、通过SOPCBUILDER可以配置多种外围设备的驱动接口，并且都以模块化的方式提供出IP，并且使用配套的嵌入式软件设计软件IDE进行软件编程，而且该软件IDE还为所有提供的IP做了基于ALALON总线接口的API函数，因此使用灵活并且资源可以自由配置，有非常大的裁剪性。并且该嵌入式软核通过JTAG-UART控制器可以实现在线调试，使得调试程序的过程也非常直观简单。也正是有了这么强大的优势可以使得单片FPGA可以实现双核甚至的多核的功能，以至于一个FPGA就可以完成该系统的设计，而不需要外部再额外添加单片机或者其他CPU处理器了。

NIOS处理器有快速、标准、经济三种标准可以选择，这些标准主要是从占用资源以及CPU的处理能力缓存大小而区分的，如果系统简单或者资源已经很少，则可以选择经济型的，如果资源丰富且要求CPU运行条件高，则可以选择快速型的，初次之外还可以选择时候要在NIOS中实现独立的DSP处理单元模块，该单元模块也会占用相应资源，但是因为该资源是选择片内硬核，所以DSP处理单元的运算速度会非常高。而且NIOS还支持硬件加速功能，对于需要大量高速数据处理的环境中（如视频图像处理方面），可以使用硬件加速，这样系统运行的速度是非常高，完全可以和一个专用DSP芯片媲美。 NIOS具有32位指令，32位数据地址路径，32位通用寄存器和多达32个外部中断源；

NIOS具有多达256个专用指令，支持60多个外设选项，除了以上有点外，还有一个非常重要的功能是HardCopy，字面上看这个功能就是硬拷贝，他可以实现将设计好的NIOS系统在使用HardCopy技术后，可以将该设计中NIOS的部分以网表的形式在一个Hardcopy器件中实现该功能，这个功能相当于ASIC，但不同的是并不像ASIC那样需要大量流片，而是只要将NIOS的网表提供给ALTERA，ALTERA公司就会为客户生成这样一个有固定程序的ASIC。源`自,优尔`.论"文'网[www.youerw.com