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实现基于 FPGA 的信号处理系统

awong
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信号处理应用需要高计算性能和能效。Digilent 最新的 FPGA 开发板 Eclypse Z7 (195-3771) 是一种嵌入式测量系统,可以为信号处理应用提供解决方案。Eclypse Z7 是边缘计算、医疗和通信应用中高速仪器、控制和测量系统的理想之选。

Eclypse Z7 生态系统还包括 Zmod ADC 1410 (195-3772) 和Zmod DAC 1411 (195-3773) 。Zmod 产品是 SYZYGY 兼容的扩展模块,SYZYGY 是一种用于 FPGA 开发板的高速 I/O 扩展标准,其适用场合介于 Pmod 标准和 FMC 标准之间。与 Pmod 相比,SYZYGY 标准提供了更高的速度/带宽数字接口,但相比于 FMC 却具有更小的外形和更低的成本,使用户能够为其应用配置具有正确 I/O 的 FPGA 开发板。

Zmod ADC 1410 配备有 Analog Devices 的 AD9648,这是一款双通道高速低功耗的 14 位、105 MS/s 模数转换器 (ADC)。Zmod DAC 由 SYZYGY 载波驱动,可以同时获取两个信号(1MΩ、±25V、单端、14位、100MS/s、70 MHz+ 带宽)。可以使用 SMA 电缆将模拟输入连接到电路。

Zmod DAC 1411 配备有 Analog Devices 的 AD9717,这是一款双通道高速低功耗的 14位、125 MS/s 数模转换器 (DAC)。Zmod DAC 由 SYZYGY载波驱动,可以同时产生两个信号(50Ω、±5V、单端、14位、100 MS/s、40 MHz+ 带宽)。可以使用 SMA 电缆将模拟输出连接到电路。

在此信号处理系统中,我们将使用 USB 多功能仪器 Digilent Analog Discovery 2 (134-6480) 生成模拟信号,并在频域中可视化输出信号。

第一步是将 Analog Discovery 2 连接到 Zmod ADC 1410 输入通道 1。接下来,来自 Analog Discovery 2 的模拟信号通过 Zmod ADC 1410 转换成数字信号,然后传递到数字低通滤波器的输入端。该数字低通滤波器是由 Xilinx FIR 编译器 7.2 IP Core 创建的。滤波器的输出信号通过 Zmod DAC 1411 转换回模拟信号。这些数字信号可以通过 Zmod DAC 144 输出通道 1 实现可视化。

为了校正相位误差,可通过将 Zmod ADC 1410 输出通道直接连接到 Zmod DAC 1411 输入通道 1 进行数字回送。

Xilinx Zynq 在设计中的使用

Zynq 7020 的可编程逻辑可用于

  1. 初始化 Zmod ADC 1410 硬件并同步用户时钟域中的传入数据
  2. 通过 Xilinx FIR 编译器 7.2 IP Core 创建数字低通 FIR 滤波器
  3. 初始化 Zmod DAC 1411 硬件,并根据 AD9717(数模转换器)的要求格式化输出数据

有关项目详细信息和源文件,可在 Digilent Wiki 上找到

Love learn engineering in hands-on approach. Interested in new technology. Work in Digilent as International Sales and Distribution Manager.

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