1. 概述

adc_ltc2308_fifo.v模块是一个用于控制 LTC2308 ADC芯片 的 FPGA 模块，通过 Avalon MM总线与Nios II软核通信。其核心功能是：
  1. 配置ADC参数（如通道选择、采样次数）。
  2. 触发ADC采样，并将数据存入 FIFO。
  3. 通过总线读取FIFO中的采样数据。

2. Avalon MM接口

Avalon MM接口（Avalon Memory Mapped Interface）是一种在FPGA内部或FPGA与外部设备之间进行存储器映射的读写操作的总线接口协议。

1.主要特点

  • 存储器映射访问：采用存储器映射的方式，所有的外围设备都被映射到一个统一的地址空间中，主设备可以通过地址对从设备进行读写操作。
  • 主从架构：遵循主设备（Master）和从设备（Slave）的架构，主设备发起读写请求，从设备响应请求。
  • 主要信号包括地址、数据、读写控制信号和等待请求信号等。
  • 支持多种数据宽度：数据总线宽度可以根据需求配置，支持8位、16位、32位、64位等多种宽度，提供设计灵活性。
  • 支持突发传输和流水线操作：提高了数据传输的效率和系统的吞吐量。

2.基本信号

  • Address（地址）：主设备发出的目标地址，用于选择从设备和指定访问的寄存器或存储单元。
  • Read（读请求）：高电平表示读操作，指示从设备将数据放在读数据线上。
  • Write（写请求）：高电平表示写操作，主设备将在写数据线上提供数据。
  • Read Data（读数据）：从设备返回的数据。
  • Write Data（写数据）：主设备发送给从设备的数据。

更详细的内容可以参考笔记 Altera FPGA 的 Avalon总线接口规范。

3. adc_ltc2308_fifo模块引脚定义

adc_ltc2308_fifo模块的RTL 视图如下：

 

 
其信号定义如下： 
信号
方向
位宽
描述
slave_clk
输入
1
总线时钟，所有端口信号都同步于该时钟信号
slave_reset_n
输入
1
 复位信号
slave_chipselect_n
输入
1
 片选信号，当该信号有效时，IP 核的所有寄存器才能被访问
slave_addr
输入
1
地址，该地址信号指定了 IP 核被访问的寄存器编号，通过给该信号赋予不同的值，就能选择访问不
同的寄存器
slave_read_n
输入
1
读请求信号，低电平有效，当该信号有效(低电平)时， address 指定的寄存器中的数据会被送到readdata 端口读出
slave_write_n
输入
1
写请求信号，低电平有效，当该信号有效(低电平)时，writedata 端口上的数据会被写入 address 指
定的寄存器中
slave_readdata
输出
16
读数据端口，当 slave_chipselect_n和slave_read_n 有效时，该端口上的值为 address 指定的寄存器中的值
slave_writedata
输入
16
写数据信号，当 slave_chipselect_n和slave_wrtie_n 信号有效时，该端口上的数据会被写入 address 指定的寄存器中
adc_clk
输入
1
 40MHz
ADC_CONVST
输出
1
  标记出 measure_start 信号高电平
ADC_SCK
输出
1
 LTC2308的SCK时钟
ADC_SDI
输出
1
 LTC2308的SDI控制字
ADC_SDO
输入
1
 采集的数据
adc_ltc2308_fifo.v模块里面例化了adc_ltc2308.v模块（关于该模块的功能解读请参考：3-LTC2308控制器设计——adc_ltc2308.v模块代码解读）和adc_data_fifo.v模块。 

 

下面来一一解读adc_ltc2308_fifo.v模块的代码。

4. 寄存器写操作控制

根据地址和控制信号，将写入数据存储到相应的寄存器中。当地址信号为0时，将写总线上的数据寄存到通道选择的寄存器measure_fifo_ch和启动转换标志的寄存器measure_fifo_start当中；当地址信号为1时，将写总线上的数据寄存到采样次数的寄存器measure_fifo_num当中。

 

5. 寄存器读操作控制

根据地址和控制信号，将转换状态寄存器measure_fifo_done的值输出到读数据端口：

 根据地址和控制信号，将FIFO缓存的数据读出（fifo_q）并传输给读数据端口：

 
3. 生成ADC复位信号
由应用程序传递启动信号0、1、0给measure_fifo_start寄存器。由measure_fifo_start生成ADC复位信号，当测量开始时复位ADC。
0
 

6. 控制测量过程的启动、进行和结束

 复位时， config_first 被置为 1，表示系统处于首次配置状态。
离开复位状态后将measure_start置1开始让adc_ltc2308模块执行一次测量任务。第一次测量（config_first =1）不计入测量次数。
第二次测量结束，measure_count为1；
第三次测量结束，measure_count为2；
第四次测量结束，measure_count为3；
第五次测量结束，measure_count为4；
第六次测量结束，measure_count为5；
第七次测量结束，measure_count为6；
第八次测量结束，measure_count为7；
第九次测量结束，measure_count为8；
第十次测量结束，measure_count为9；
第十一次测量结束，measure_count为10，measure_fifo_done为1， 结束11次测量。
0

 

 打开~DE10_Standard_ADC\stp2.stp 文件（关于Signaltap调试工具的使用请参考推文），采样时钟设置的是PLL outclk_0输出的100M，ADC_CONVST作为触发信号：

 

 

 

7. FIFO读操作控制

读操作延迟一个时钟周期：

 

所以这里对slave_read_data再打一拍，然后进行判断：

 

8. FIFO写操作控制 

每次转换完成后将数据写入 FIFO，但第一次转换的数据丢弃，不写入FIFO。

9. adc_data_fifo.v模块设置 

FIFO位宽设置为12bit，深度设置为2048个word。设置异步读写时钟。
0
 
 

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