基于CPLD芯片EPF10K100TC144-3實現(xiàn)虛擬相位測量系統(tǒng)的應用方案_第1頁
基于CPLD芯片EPF10K100TC144-3實現(xiàn)虛擬相位測量系統(tǒng)的應用方案_第2頁
基于CPLD芯片EPF10K100TC144-3實現(xiàn)虛擬相位測量系統(tǒng)的應用方案_第3頁
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基于CPLD芯片EPF10K100TC144-3實現(xiàn)虛擬相位測量系統(tǒng)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(guī)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(tǒng)數(shù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(tǒng)實時、快速測量要求。系統(tǒng)由單片機啟動數(shù)據(jù)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(shù)計算，從而得出相位差。4CPLD結構設計本系統(tǒng)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(lián)方式，支持多電壓接口，多種配置的特點。結構分析根據(jù)系統(tǒng)要求，芯片內(nèi)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(jù)本系統(tǒng)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(shù)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(shù)化模塊庫）中元件。在編程中可通過設置參數(shù)來實現(xiàn)器件運算速度和數(shù)據(jù)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(tǒng)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(tǒng)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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