基于CPLD芯片EPF10K100TC144-3實現虛擬相位測量系統的應用方案_第1頁
基于CPLD芯片EPF10K100TC144-3實現虛擬相位測量系統的應用方案_第2頁
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基于CPLD芯片EPF10K100TC144-3實現虛擬相位測量系統的應用方案1引言相位計是用于測量兩個具有相同變化規律的信號之間相位差的儀器。兩個相同頻率信號之間的相位差有多種測量方法。常用的相位－時間轉換方法是傳統數字式相位差計采用的一種方法，此種方法通用性和靈活性均較差，基于CPLD的虛擬相位計由數據采集、單片機及CPLD（可編程邏輯器件）等組成。2基于相關原理的虛擬相位差測量法3虛擬相位計結構虛擬相位計主要由高速數據采集模塊、單片機模塊、同步時鐘控制模塊和CPLD組成。以高性能、高集成度、低功耗系列CPLD作為核心計算部件，負責進行自相關和互相關分析，同步控制時鐘負責采樣及相關分析的同步計算，利用CPLD高級成集成、高速、高可靠性的特點，滿足系統實時、快速測量要求。系統由單片機啟動數據采集和CPLD計算。高速采集模塊同時對兩個同頻信號x（t）、y（t）采樣，將采得時間序列x（n）和y（n）送往CPLD，同步時鐘同時控制CPLD進行相關分析。采樣及相關分析結束后，其計算結果由單片機取出進行反三角函數計算，從而得出相位差。4CPLD結構設計本系統中的CPLD是采用FLEX10K系列EPF10K100TC144-3。該芯片具有高密度、低功耗、高速度和靈活的互聯方式，支持多電壓接口，多種配置的特點。結構分析根據系統要求，芯片內部主要由計算模塊組成。分為信號1自相關分析模塊、信號2自相關分析模塊、和互相關分析模塊。結構如圖2所示。本設計使用MAXPLUSΠ軟件，根據本系統的邏輯結構，使用圖形化輸入方法進行程序設計。自相關分析模塊相關分析模塊主要由乘法器、加法器和除法器組成。同步信號控制平方、相加和相除運算的同步進行，采樣點數可由單片機進行賦值。模塊結構如圖3所示。在圖形化編程中，鎖存器、乘法器、加法器和除法器均為LPM（參數化模塊庫）中元件。在編程中可通過設置參數來實現器件運算速度和數據線寬度的配置。互相關分析模塊互相關分析模塊結構如圖4所示。5結論本文介紹的基于CPLD的虛擬相位測量系統采用了目前比較先進的可編程器件技術和虛擬儀器技術，通過CPLD的相關分析和采樣同步進行，可大大減少單片機的計算工作，并對系統存儲資源的需求減到很小。但是，由于CPLD計算速度的限制，雖然把器件設置在高速運行并流水

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