CYCLONE IV高速AD/DA，USB2.0数据采集系统，虚拟仪器开发系统

（USB2.0+虚拟仪器+数字示波器+NIOS2开发学习系统）

零售价（690元）

一、产品图片

高速AD/DA VER2.0扩展板+EP4CE30 VER2.0核心板+USB2.0/SD/VGA扩展板组合照片

高速AD/DA VER2.0扩展板+EP4CE30 VER2.0核心板+USB2.0/SD/VGA扩展板+TFT2.8英寸触摸屏（虚拟仪器示波器开发系统）

组合照片

二、采集实验效果

DA输出连续可调电压，AD采集以后再在LCD1602液晶显示采集电压值

（电压表实验）

AD采集数据通过USB传输到PC端口显示实验视频

http://v.youku.com/v_show/id_XNjM3NzQ1Nzk2.html

数字示波器采集实验，这部分代码只有购买了选配的TFT2.8英寸触屏才会配套供给

观看实验视频

http://v.youku.com/v_show/id_XNjM3MjYxNzM2.html

三、硬件结构

EP4CE30 FPGA核心板结构布局图

HSEP4CE30 VER2.0 CycloneIV FPGA核心板资源
外设	数量	说明
FPGA芯片	1	EP4CE30F23C8N(FBGA484封装）,Speed Grade 8，Logic Elements 28848,Memory Bits 608256,Embedded Multipliers 132,Global Clocks 20,I/O 533，PLLs 4
PCB布线		高速6层PCB布线，资深工程师手工布线，并进行EMC仿真分析，从而保证系统高速运行。
串行FLASH	1	标配EPCS64(64Mbit)，选配EPCS128(128Mbit),烧写固件或NIOS程序以及用户数据。
SRAM	1	标准配置一片256K×16Bit SRAM (4Mbit)，独立地址数据总线方便使用，可选配512K x 16bit(8Mbit)，高速静态SRAM 10ns读写。
SDRAM	1	一片16M×16Bit SDRAM ，高143MHz读写速度 256Mb,超大容量,我们已经预留了扩展I/O，可以直接扩展到32M X 16bit SDRAM （64M byte). 独立数据地址总线。
并行FLASH	1	AM290LV128 16M byte(128Mbit)大容量，存储用户数据和NIOS程序，独立数据地址总线控制
时钟	2	2个源时钟50M,20M方便用户使用和分频处理,用户可以自行更换其他频率
LCD	1	一个标准LCD1602液晶接口，NIOS IP核直接支持。独立I/0，也可以做用户I/O
琴键开关	4	带上拉电位，用户按键输入。
RS232	1	标准RS232接口,MAX232芯片接口转换
电源	3	5V，3.3V/3A,1.2V/800MA,2.5V/800MA，独立引出方便用户使用和测试
JTAG端口	1	在线调试FPGA,NIOS读写FLASH，固化用户程序和固件
AS端口	1	EPCS串行FLASH编程烧写
LED	4	独立I/O
系统主复位	1	系统复位按键，带上拉。也可以做为用户按键输入。
扩展I/O	6	（J6)38+(J7)38+(J10)26+(J4)11+(J3)44=157个（引出独立I/O）

USB2.0/SD/VGA扩展板结构布局图

高速AD/DA扩展板结构布局图

四、数模转换（DA）电路

如硬件结构图所示，DA电路由高速DA芯片、7阶巴特沃斯低通滤波器、幅度调节电路和信号输出接口组成。

我们使用的高速DA芯片是AD公司推出的AD9708。AD9708是8位，125MSPS的DA转换芯片，内置1.2V参考电压，差分电流输出。芯片内部结构图如下图所示

AD9708芯片差分输出以后，为了防止噪声干扰，电路中接入了7阶巴特沃斯低通滤波器，带宽为40MHz，频率响应如下图所示

滤波器参数如下图所示

滤波器之后，我们使用了2片高性能145MHz带宽的运放AD8056，实现差分变单端，以及幅度调节等功能，使整个电路性能得到了大限度的提升。幅度调节，使用的是5K的电位器，终的输出范围是-5V~5V（10Vpp）。

注：由于电路器的精度不是很，终的输出有一定误差，有可能波形幅度不能达到10Vpp，也有可能出现波形削顶等问题，这些都属正常情况。

五、波形展示

注：由于幅频特性的影响，随着频率的增加，波形的幅度会不断减小。

六、模数转换（AD）电路

如硬件结构图中所示，AD电路由高速AD芯片、衰减电路和信号输入接口组成。

我们使用的高速AD芯片是由AD公司推出的8位，大采样率32MSPS的AD9280芯片。内部结构图如下图所示

根据下图的配置，我们将AD电压输入范围设置为：0V~2V

在信号进入AD芯片之前，我们用一片AD8056芯片构建了衰减电路，接口的输入范围是-5V~+5V(10Vpp)。衰减以后，输入范围满足AD芯片的输入范围（0~2V）。

七、 SignalTap II波形

下图波形为利用Quartus II里面的工具SignalTap II采集的数据波形。

高速AD/DA实时采集回放实验（DA发生输出正弦波，AD实时采集）

实验视频地址：http://v.youku.com/v_show/id_XNDU5NTc4NjAw.html

八、实验代码

EP4CE30高速AD/DA数据采集系统虚拟仪器开发系统例程清单

其它EDA控制实验　 SOPC (NIOS II）实验

编号实验例程（VERILOG) 　编号实验例程(C代码）

1 音乐演奏实验　 1 基于NIOS的核心板全检测试验（LCD1602，SRAM,SDRAM,FLASH,按键，LED,RS232)

2 PS2键盘控制　 2 NIOS运行在SRAM实验

3 红外遥控接收　 3 AD采集信号存储到SD卡（VERILOG+C)

4 开关控制LED数码管　 4 虚拟仪器AD采集信号通过USB端口传输到PC端显示

5 LCD1602显示驱动实验（VHDL) 　　　

6 SRAM读写测试　　　

7 DA输出可调电压，AD采集电压到LCD1602显示电压　　　

　　　　　

VGA显示控制实验　 USB扩展板实验

编号实验例程（VERILOG) 　编号实验例程（VERILOG)

1 VGA 640*480@60Hz 　 1 CY7C68013传输速度测试

2 VGA1280*1024@60Hz 　 2 SPI与68013SLVAEFIFO的FPGA接口程序

3 VGA字符显示实验　 3 USB数据传输测试（FIFO)

4 基于SDRAM的VGA显示　 4 擦除68013固件EEPROM数据

7 VGA的彩色条纹显示　 5 同步传输测试程序

　　　 6 正弦数据传输测试

TFT2.8英寸液晶显示控制相关（选配）
编号	实验例程（VERILOG)
1	触摸屏画板实验（触摸屏测试）
2	基于GUI图形界面的图像显示分层显示
3	电子相册SD卡读取图片在TFT屏显示
4	基于NIOS的TFT2.8英寸屏显示
5	虚拟仪器示波器实验

　

EP4CE30 SOPC核心板配套例程清单(付送，供参考学习）
（这部分代码要配合对应的EDA6.1底板使用，如有需要可以选配EDA6.1主板）

EDA实验　 SOPC (NIOS II）实验

编号实验例程　编号实验例程

1 3/8 译码器　 1 hello实验

2 分频器（VERILOG）　 2 LED流水灯实验

3 BCD 七段显示译码器实验　 3 中断实验

4 4X4矩阵键盘实验　 4 串口通信实验

5 6分配实验(VHDL) 　 5 RTC控制实验

6 四位加法器　 6 IIC EEPROM读写实验

7 多路选择器　 7 SPI实验

8 十六进制BCD译码器　 8 网络通信实验

9 简易频率计　 9 系统时钟实验

10 比较器　 10 定时器实验

11 并口转串口简易控制器　 11 PS2键盘实验

12 异步清零加法计数器　 12 DMA实验

13 移位运算器　 13 SDRAM读写实验

14 LPM_ROM 　 14 串行FLASH读写实验

15 LPM_RAM 　 15 12864（ST7565）液晶显示实验

16 数字时钟　 16 PWM实验

17 流水灯实验　 17 LCD1602显示实验

18 RS-232 串口控制器　 18 USB通信实验

19 LCD1602液晶驱动显示实验　 19 U盘读写实验

20 VGA 控制输出实验　 20 SD卡读写控制实验

21 在VGA显示器上显示字母和图像　 21 AVALON IP核实验

22 PS/2 键盘控制器实验　 22 数码管显示实验

23 接口互连实验　 23 LCD2864(ST7920）显示实验

24 音乐演奏实验　 24 NIOS固化到串行FLASH实验（EPCS)

25 红外遥控实验　 25 NIOS固化到并行FLASH实验(AM29LV128)

26 步进电机控制实验　 26 系统全检测实验

27 直流电机速度控制和闭环测速实验（PWM）　　　

28 LCD12864动画显示实验（ST7565P）　　　

29 DS1302实验　　　

30 LCD12864汉字中文显示实验（VERILOG）　　　

31 LCD12864汉字中文显示实验（VHDL）　　　