75_80.PDF

P O D Z E S P O Ł Y

Tak naprawdÍ, w†ofercie firmy

Anadigm znajduje siÍ obecnie tyl-

ko jeden analogowy uk³ad progra-

mowalny oznaczony symbolem

AN10E40. W†nomenklaturze produ-

centa uk³ady z†planowanej do

wdroøenia rodziny AN10E naleø¹

do tzw. FPAA, czyli Field-Program-

mable Analog Array , ktÛrych we-

wnÍtrzna budowa przypomina bu-

dowÍ klasycznych uk³adÛw FPGA,

co doskonale widaÊ na rys. 1 . Nie-

przypadkowo zastosowane w†nich

rozwi¹zania przypominaj¹ nieco

rozwi¹zania stosowane w†analogo-

wych uk³adach programowalnych

wdraøane niegdyú przez firmÍ Mo-

torola - wiÍkszoúÊ projektantÛw

tych uk³adÛw pracuje obecnie

w†firmie Anadigm.

Rys. 1.

PodobieÒstwo architektury

uk³adÛw prezentowanych

w†artykule do architektury

uk³adÛw FPGA juø na

pierwszy rzut oka jest bardzo

duøe, ale zarÛwno obszar

aplikacji jak i†dzia³anie tych

uk³adÛw s¹ zupe³nie rÛøne.

Analogowe uk³ady

programowalne dopiero

raczkuj¹ i†dotychczas nie

ustali³ siÍ øaden standard ich

architektury. Mamy wiÍc

niepowtarzaln¹ okazjÍ

obserwowaÊ ich rozwÛj i

úledziÊ pomys³y producentÛw.

Po wczeúniejszej prezentacji

uk³adÛw ispPAC firmy Lattice

tym razem zajmiemy siÍ

uk³adami firmy Anadigm.

Analogowe układy programowalne

firmy Anadigm

Elektronika Praktyczna 3/2002

P O D Z E S P O Ł Y

Elektronika Praktyczna 3/2002

P O D Z E S P O Ł Y

Rys. 2.

Rys. 5.

Za obrÛbkÍ sygna³Ûw analogo-

wych w†uk³adzie odpowiadaj¹ kon-

figurowalne bloki analogowe CAB

( Configurable Analog Blocks ) u³o-

øone w†matrycÍ o†wymiarach 4x5.

KomunikacjÍ pomiÍdzy tymi bloka-

mi zapewniaj¹ podwÛjne pionowe

i†poziome globalne linie sygna³owe

oraz znaczna liczba linii lokalnych,

ktÛre umoøliwiaj¹ przesy³anie syg-

na³Ûw w†dowolnym kierunku. Do

linii globalnych s¹ do³¹czane takøe

wejúcia i†wyjúcia komÛrek I/O, ktÛ-

rych w†uk³adzie AN10E40 jest 13.

BudowÍ komÛrki CAB pokazano

na rys. 2 . Jej podstawowym ele-

mentem jest szybki wzmacniacz

operacyjny (szybkoúÊ narastania

sygna³u na wyjúciu wynosi 20V/

czÍstotliwoúciowe kaødego z†nich

moøna modyfikowaÊ w†szerokim

zakresie wartoúci. PojemnoúÊ kon-

densatorÛw jest regulowana z†roz-

dzielczoúci¹ 8-bitow¹, a†informacje

o†nastawach s¹ przechowywane

w†wewnÍtrznej pamiÍci SRAM.

Klucze prze³¹czaj¹ce kondensatory

s¹ sterowane z†jednej z†czterech

wewnÍtrznych linii zegarowych,

dla ktÛrych niezaleønie moøna

ustaliÊ stopieÒ podzia³u (w zakre-

sie 1:1...62 z†krokiem 2) czÍstotli-

woúci podawanej na specjalne wy-

prowadzenie wejúciowe. Maksymal-

na czÍstotliwoúÊ sygna³u zegarowe-

go podawanego na to wejúcie nie

powinna przekraczaÊ 20MHz.

Poniewaø uk³ad AN10E40 jest

przystosowany do zasilania napiÍ-

ciem asymetrycznym, do prawid³o-

wej pracy wzmacniaczy operacyj-

nych konieczne by³o wyposaøenie

uk³adu w†ürÛd³o napiÍcia referen-

cyjnego o†wartoúci rÛwnej po³owie

napiÍcia zasilania. Zosta³o ono wy-

korzystane takøe do wytworzenia

pomocniczego napiÍcia odniesienia,

ktÛrego wartoúÊ moøna programo-

waÊ z†rozdzielczoúci¹ 8†bitÛw.

Interesuj¹ca jest budowa komÛrek

wejúciowo-wyjúciowych ( rys. 3 ),

ktÛrych podstawowym zadaniem

jest umoøliwienie komunikacji

wnÍtrza uk³adu z†otoczeniem. Wy-

prowadzenia X, Y†i†Z†s¹ do³¹czone

do fizycznych wyprowadzeÒ uk³a-

du i†spe³niaj¹ (odpowiednio) funk-

cje: wejúcia uniwersalnego, wejúcia

bufora i†wyjúcia bufora. Wyprowa-

dzenia oznaczone jako I†i†O†znajdu-

j¹ siÍ we wnÍtrzu uk³adu i†s³uø¹

do do³¹czenia komÛrki wejúciowo-

wyjúciowej do wewnÍtrznych linii

komunikacyjnych.

NajczÍúciej stosowane konfigura-

cje komÛrki wejúciowo-wyjúciowej

pokazano na rys. 4 . W†przypadku

skonfigurowania jej jako bufora

wejúciowego klucz ³¹cz¹cy wypro-

wadzenia X†i†Y†jest rozwarty, a†syg-

na³ wejúciowy naleøy podaÊ do

wyprowadzenia Y. Z†kolei, gdy ko-

mÛrka wejúciowo-wyjúciowa pracu-

je jako bufor wyjúciowy, sygna³

z†wnÍtrza uk³adu jest podawany na

wyprowadzenie I, przez zwarty

klucz analogowy na wejúcie bufora

i†dalej na wyjúcie Z.

Taka budowa makrokomÛrek wej-

úciowo-wyjúciowych zapewnia ich

duø¹ elastycznoúÊ i†wynikaj¹c¹

Krótka charakterystyka układu AN10E40:

Rys. 3.

technika obróbki sygnałów analogo−

wych oparta na kluczowanych konden−

satorach,

20 konfigurowalnych komórek analogo−

wych,

13 konfigurowalnych komórek wejścio−

wo−wyjściowych,

22 globalne linie połączeniowe,

wbudowane źródło programowanego

napięcia referencyjnego,

pamięć konfiguracji typu SRAM,

cztery niezależnie programowane

sygnały zegarowe,

maksymalna częstotliwość zewnętrzne−

go sygnału zegarowego: 20MHz,

zakres napięć wejściowych: 0...5V,

napięcie zasilania: 5V lub ±2,5V,

maksymalny pobór prądu: 120mA,

Rys. 4.

Elektronika Praktyczna 3/2002

P O D Z E S P O Ł Y

pasmo przenoszenia 5MHz), w†ktÛ-

rego pÍtlÍ sprzÍøenia zwrotnego

w³¹czono szereg kluczowanych po-

jemnoúci. Spe³niaj¹ one w†uk³adzie

rolÍ konfigurowanych elementÛw

reaktancyjnych, ktÛrych wartoúÊ za-

leøy od czÍstotliwoúci. DziÍki ta-

kiemu sposobowi konfigurowania

blokÛw CAB, parametry fazowo-

Elektronika Praktyczna 3/2002

P O D Z E S P O Ł Y

Rys. 8.

Rys. 6.

z†niej moøliwoúÊ budowania pros-

tych uk³adÛw filtruj¹cych bez ko-

niecznoúci wykorzystywania we-

wnÍtrznych zasobÛw uk³adu. Za

sterowanie kluczami oraz przecho-

wywanie sygna³Ûw konfiguruj¹cych

pozosta³ych elementÛw uk³adu od-

powiada wbudowana w†uk³ad pa-

miÍÊ konfiguruj¹ca.

Jak juø wspominano, jest to pa-

miÍÊ typu SRAM, ktÛrej zawartoúÊ

ìznikaî po wy³¹czeniu zasilania.

W†zwi¹zku z†tym kaødorazowo po

jego w³¹czeniu konieczne jest od-

tworzenie zawartoúci tej pamiÍci,

co jest moøliwe dwoma sposobami:

- za pomoc¹ pamiÍci ROM/EPROM

z†interfejsem szeregowym, ktÛrej

zawartoúÊ odczytuje specjalny in-

terfejs wbudowany w†uk³ad

AN10E40 ( rys. 5 ),

- za pomoc¹ mikrokontrolera, ktÛry

konfiguracjÍ uk³adu wpisuje przez

8-bitowy, rÛwnoleg³y port danych,

jak to pokazano na rys. 6 .

DziÍki zastosowaniu takich spo-

sobÛw odtwarzania zawartoúci pa-

miÍci konfiguruj¹cej, parametry to-

rÛw analogowych zaimplementowa-

nych w†uk³adzie moøna modyfiko-

waÊ ìw locieî, dostosowuj¹c je do

bieø¹cych wymagaÒ aplikacji.

Projektowanie

Anadigm przygotowa³ specjalne

oprogramowanie narzÍdziowe Ana-

digm Designer , za pomoc¹ ktÛrego

moøna bardzo ³atwo przygotowy-

waÊ rozbudowane projekty bez ko-

niecznoúci zg³Íbiania tajnikÛw ar-

Rys. 7.

chitektury uk³adÛw. Oprogramowa-

nie jest udostÍpniane bezp³atnie,

wymaga tylko zarejestrowania siÍ

na stronie internetowej producenta.

W†odpowiedzi przesy³ane jest e-

mailem has³o umoøliwiaj¹ce popra-

wne zainstalowanie programu.

Na rys. 7 pokazano g³Ûwne okno

programu, w†ktÛrym jest wyúwiet-

lona ìmakietaî wnÍtrza uk³adu

AN10E40. Konfigurowanie blokÛw

CAB nie wymaga rÍcznej modyfika-

cji parametrÛw sterowania kaødego

zespo³u kondensatorÛw, poniewaø

producent przygotowa³ wiele kon-

figurowalnych blokÛw IP ( Intelectu-

al Property ). Zawieraj¹ one, moøli-

we do zrealizowania na wzmacnia-

czach operacyjnych, analogowe blo-

Elektronika Praktyczna 3/2002

P O D Z E S P O Ł Y

Elektronika Praktyczna 3/2002

P O D Z E S P O Ł Y

Rys. 9.

sji oprogramowania (pocz¹wszy od

1.2.4) jest wbudowany program Fil-

ter Designer ( rys. 10 ), za pomoc¹

ktÛrego moøna graficznie zdefinio-

waÊ niemal dowoln¹ charakterysty-

kÍ filtru, a†nastÍpnie wygenerowaÊ

opis konfiguracji uk³adu AN10E40

w†oparciu o†standardowo dostÍpne

modu³y IP. Nie jest to, co prawda,

ca³kowicie zautomatyzowany pro-

ces projektowania, ale i†tak projek-

towanie filtrÛw o†skomplikowanych

Rys. 10.

ki funkcjonalnych, w†tym rÛønego

rodzaju filtry, prostowniki, wzmac-

niacze, ürÛd³a napiÍcia itp. S¹ one

dostarczane wraz z†oprogramowa-

niem bezp³atnie, a†pe³na ich lista

znajduje siÍ na stronie internetowej

producenta pod adresem: http://

www.anadigm.com/function-lib-

rary.html .

Anadigm Designer wyposaøono

w†symulator umoøliwiaj¹cy symula-

cjÍ zaprojektowanego uk³adu, wi-

dok okna symulatora pokazano na

rys. 8 . Do dyspozycji projektanta

s¹ cztery wirtualne sondy oscylo-

skopowe umoøliwiaj¹ce podgl¹da-

nie do czterech sygna³Ûw (w wy-

branych punktach) jednoczeúnie,

a†takøe maksymalnie cztery ürÛd³a

sygna³Ûw wymuszaj¹cych. Moøna

stosowaÊ rÛøne sygna³y o†predefi-

niowanych kszta³tach ( rys. 9 )

i†ustawianych parametrach. Istnieje

takøe moøliwoúÊ zdefiniowania

przebiegu o†dowolnym kszta³cie.

Dodatkow¹ pomoc¹ dla projek-

tanta, dostÍpn¹ w†najnowszej wer-

lub optymalizowanych charakterys-

tykach jest za pomoc¹ Filter Desig-

nera znacznie ³atwiejsze niø ìrÍcz-

nieî.

Projekt po symulacji moøna pod-

daÊ kompilacji, w†wyniku ktÛrej

powstaj¹ pliki (w zaleønoúci od

wyboru uøytkownika): binarne,

w†formacie Motorola S1, Motorola

S2 lub AHF. Anadigm Designer

umoøliwia takøe przes³anie pliku

konfiguruj¹cego przez port szerego-

wy bezpoúrednio do pamiÍci kon-

figuruj¹cej zestawu ewaluacyjnego

opracowanego przez producenta.

Andrzej Gawryluk, AVT

Dodatkowe informacje

Dodatkowe informacje oraz oprogramowanie

Anadigm Designer (wraz z Filter Designerem)

mo¿na znaleŸæ w Interencie pod adresami:

- http://www.anadigm.com/AD1.2.4-FD1.5.1.exe,

- http://www.anadigm.com/anadigmdesigner.pdf,

a tak¿e na p³ycie CD-EP3/2002B.

Dystrybutorem firmy Anadigm w Polsce jest Fu-

ture Electronics, tel. (22) 618-92-02 , http://

www.futureelectronics.com.

Elektronika Praktyczna 3/2002

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: