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 ,最高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AD9708AD97088位,125MSPSDA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最大限度的提升。幅度调节,使用的是5K的电位器,最终的输出范围是-5V~5V10Vpp)。

 注:由于电路器的精度不是很精确,最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,最大采样率32MSPSAD9280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

 

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)      

 

 

九.相关配置

标准配置

EP4CE30 V2.0核心板一块

USB2.0 VGA SD扩展板

高速AD/DA模块 VER2.0

RS232通讯线一条

LCD1602液晶一个

USB BLASTER Ver.C下载线

DVD2张

 

5V/1A开关电源一个

6角铜柱4个

高品质USB2.0纯铜线一根USB通讯供电用

BNC数据线

       

可选配件以及扩展板 (更多扩展板将陆续推出,让您轻松应对各种应用和设计要求)

EDA7.0主板

EDA6.1主板

高品质USB BLASTER下载 (ALTERA原厂方案)

音频采集回放SD CF扩展板

视频音频采集(VER3.1)开发板

OV7725 CMOS摄像头模块

TFT7英寸屏

24位色VGA LCD扩展板

AD/DA扩展板

30W像素摄像头模块

(0V7670)

 

 

发货清单

1. EP4CE30 VER2.0核心板      一块

2. USB2.0 VGA/SD扩展板      一块

3. 高速AD/DA VER2.0扩展板     一块

4. LCD1602液晶           一个

5. RS232通信线           一条

6. 5V/1A开关电源          一个

7. 优质USB2.0通信线        一条

8. USB BLASTER下载线(VER.C)    一条

9. 资料光盘DVD光盘         2张

10.6角铜柱             一套

 

十一.可选配件

  1. USB BLASTER下载线(ALTERA原厂方案) 70元

  2. OV7725摄像头模块(包括对应例程 ,OV7725有更好的效果建议专业用户选择) 160(元)

  3. 音频视频采集开发板VIDEO3.1 400元

  4. 音频采集SD/CF卡扩展板 150元

  5. EDA6.1主板 380(元)

  6. EDA7.0主板 360(元)

  7. 2.8英寸TFT 触摸屏包括显示驱动程序 (包括配套的采集示波器程序,这个只有购买了2.8英寸触屏才配套) 150(元)

  8. TFT7英寸屏扩展模块(包括TFT屏和VGA/LCD扩展板) 360(元)

  9. AD/DA模块 VER1.0(包括对应例程) 70(元)