FPGA控制ADC设计：高速AD采样与三线串行接口

"ADC控制设计-introduction to probability models (sheldon m. ross) 第11版 英文版" 本文主要介绍了ADC（Analog-to-Digital Converter）的控制设计，特别是与FPGA（Field-Programmable Gate Array）协同工作的高速AD采样设计。在ADC的控制设计中，三线串行接口扮演了关键角色，它允许FPGA通过这个接口设置ADC的工作模式和参数。 2.2.1 三线串行接口 三线串行接口由Data、Clock和Ldn三个控制引脚构成。在系统复位后，每次Clock的上升沿会接收1 bit的数据，写入操作的总长度为19 bit，其中前3 bit是寄存器地址，后16 bit为要写入的数据。接口的最大时钟频率可达50 MHz。Mode引脚用于选择工作模式，当Mode为1时，使用三线串口设置参数；若Mode为0，则上电后自动采用默认参数，无需外部处理器控制。DDRB是用于I、Q同步数据准备复位的端口。 2.2.2 ADC的工作方式 ADC内部包含两个通道，根据I、Q两路时钟源和模拟信号输入的不同，可以有三种工作模式。在本设计中，只使用了I路，Q路则设置为Standby模式。ADC的输出连接至FPGA，进行数据存储和处理。为了降低FPGA内部信号处理的复杂性，ADC被配置为DMUX=1:2输出模式，输出数据宽度为16位，最高数据输出率为400 MHz，相比于DMUX=1:1模式，输出速率降低了1倍。 2.2.3 FPGA控制模块 FPGA通过三线串行接口来配置ADC。首先，将要写入各寄存器的19 bit配置数据存储在FPGA内部，然后通过接口进行传输。这种设计使得FPGA能够灵活地控制ADC的工作状态和参数设置。 在基于FPGA的高速AD采样设计中，FPGA不仅负责生成高速采样时钟，还管理时钟芯片AD95164和ADC的配置设置。通过对采样结果的有效位数进行测定，验证了设计的灵活性、简洁性和通用性。 总结来说，本文探讨了ADC与FPGA之间的交互，特别强调了三线串行接口在参数配置中的应用，以及如何通过FPGA实现对ADC的高效控制，以满足高速AD采样的需求。这样的设计方法对于现代雷达信号处理和宽带通信系统的数字化接收器设计具有重要意义。