3,ADC的SPI实战篇——AD9249三线SPI配置

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 本篇博主继续以ADI公司的多通道高速ADC—AD9249为实例,向大家演示FPGA是如何通过SPI协议向该ADC读写寄存器配置数据的。如下图所示为AD9249的功能框图,其为16通道,65MSPS,14bit精度的多通道高速ADC,且其SPI接口只为三线模式:

3,ADC的SPI实战篇——AD9249三线SPI配置_第1张图片

该ADC的SPI配置完全可以用上篇介绍的AD9639的配置方式完成。但本篇实现的方式由于采用的是kintex7系列的FPGA,且操作软件为vivado,因此在代码实现上简化了很多,更容易理解。如下图所示为博主以前设计过的多通道数据采集系统,采用5片AD9249+kintex7 FPGA+网络+光纤传输的方式,本篇的SPI读写将以其中的一片ADC芯片为例,代码为verilog,vivado版本为2017.4。

3,ADC的SPI实战篇——AD9249三线SPI配置_第2张图片

该款ADC和ADI公司其他ADC的SPI配置方式相同,其数据传输的结构如下图所示:

3,ADC的SPI实战篇——AD9249三线SPI配置_第3张图片

每次事件传输24bit数据,MSB为读/写控制位,接下来2bit为一次传输数据的大小,一般写0即可,A12-A0为地址位,D7-D0为数据位。

当FPGA向ADC读写配置数据时,就需要完成上图的时序功能,每配置一个寄存器,就执行上图的逻辑功能一次,如果是配置多个寄存器,则反复执行上述逻辑即可。

本例程同样实现了3个寄存器的写和读.

当然,配置个数可以任意改动,只要改变Wr_n这个写参数和Rd_n读参数个数即可。RdData1~3为存储读到的3个寄存器的值,方便chipscope观察。

具体的三线SPI读写过程,咱们在上一篇的AD9639已经说过了,本篇再次介绍ADI的AD9249配置,代码实现上的主要区别在于哪呢?就是在循环读写上!

如下如所示,左边为ise14.7实现的方式,右边为vivado实现的方式,可以看到,同样写入3个寄存器数据,显然vivado实现起来更加方便,便于扩展,改变n值即可。

3,ADC的SPI实战篇——AD9249三线SPI配置_第4张图片

如下图所示为分别读写3个寄存器的时序图,可以看到最终咱们读到的寄存器值分别为8’h92、8’h04、8’h42,与预期值完全一致,配置成功!

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咱们再看看逻辑实现的写过程的具体时序图吧,下图所示为写WrtieReg2的实际时序,写入的数据为8’h04:

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咱们再看读该寄存器(RdData3)的时序图,如下图所示:可以看到读到的数据为8’h42,和WrtieReg3写入的数据一致,OK!在vivado中,这里可以加入sdin,正如上篇所说,sdin和sdout其实都是SDIO信号,从时序图可以看出来。

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AD9249的3线SPI实际操作就这样完成了,本篇的说明比较少,主要是想告诉大家,前两篇ise实现的AD9639配置的代码,在vivado下其实可以更加简化,使用起来更加方便。

从下一篇开始,博主将以德州仪器(TI)的ADC芯片为例,介绍其FPGA的SPI配置方式~

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