基于FPGA和ARM的适配器硬件设计(2)
1.2研究现状
1.3 FPGA和嵌入式芯片简介
FPGA和嵌入式处理器是信号处理领域两种应用广泛的处理芯片，本课题所设计专用适配器即采用FPGA+ARM的架构设计，能充分发挥这两种器件自身的优点。
1985年美国Xilinx公司开发并推出了现场可编程门阵列FPGA(Field Programmable Gate Array FPGA)，FPGA相比较传统的逻辑器件其最大的优点在于其可重复编程，工程师可以反复地编程、擦除、再编程，或者在外围电路不改变的情况下，用不同的软件内容就可以实现不同的功能。因此，设计人员可以在较短的时间内完成电路的设计工作。以FPGA为核心的信号处理系统，因其出色的实时分析性能和灵活的编程方式，已经广泛的应用在通信工程、雷达信号发射、图像处理等方面。将FPGA 应用于电路故障诊断具有极大的可行性，不仅能为目前的故障诊断算法提供公用验证平台，还有可为电路故障监测甚至故障预测报警提供新的思路和实现方案。
从20世纪70年代，微型机以廉价、小型、高速计算等优点得到广泛的青睐，特别是其所拥有的智能化程序组合功能在各个工业行业内受到了巨大的欢迎。微型机被组装并且“嵌入”到了大型设备当中，充当着“指挥官”的作用。从此，通用式计算机和嵌入式计算机的发展方向呈现出了截然不同的两条路。相比于通用计算机更高的计算速度，庞大计算量大，不断提升的总线速度和无限扩大的存储空间，嵌入式计算机系统更加强调智能化控制，技术的发展也趋向于与操作对象紧密相关各种能力，主要包括通用嵌入性能和系统控制能力。所呈现出的嵌入式系统具有如下明显特点：
(1)预先设定功能；
(2)软、硬件可以裁剪功能；
(3)系统有高可靠性并且可以快速执行；
(4)嵌入式系统运行时间长；
(5)开发周期短。
对于本课题所选用的ARM类芯片，我们可以了解到世界上第一片ARM处理器是1985年4月在位于英国剑桥的Acorn Computer公司开发的，之后ARM处理器因其突出的性能和优点，渐渐成为高性能，低功耗，低成本嵌入式处理器内核的代名词，得到了众多半导体厂家和整机厂商的大力支持。ARM处理器已经占据了32位和64位高端嵌入式处理器的绝大部分市场份额，形成了移动通信，个人计算机，多媒体数字等嵌入式解决方案事实上的标准[5]。优良的性能和广泛的市场应用也极大地增加和丰富了ARM的资源，加速了基于ARM处理器面向各种系统芯片的开发，使得ARM技术进入了良性循环的发展道路。
本文内容与章节安排有，第一章绪论，主要介绍课题的研究背景，研究现状和主要芯片的功能与发展。第二章适配器总体设计和元器件选择，主要内容为适配器的总体结构设计，以及FPGA和ARM的芯片选型。第三章适配器硬件电路设计，主要内容包括ARM芯片电源电路和外围电路设计，FPGA芯片电源电路和外围电路设计。第四章PCB设计，主要介绍PCB板的设计流程和方法以及本课题PCB的设计过程。第五章系统测试，主要包括设计完成后整个系统的测试方案、过程及结论。
2 适配器总体设计和元器件选择
2．1 测试适配器总体设计
我所设计的适配器是为了解决ATE平台硬件资源不足的问题，其功能主要包括采用直接数字波形产生技术产生通用测试平台不能提供的各种测试激励信号；对通用测试平台不能采集、存储的信号，实现高速数据采集、存储，并通过通用测试平台提供的通信接口传输给主控计算机；激励信号的产生、检测信号的采集和储存受通用测试平台的控制；完成供电电源、通用平台提供的测试激励信号、检测信号、数据通信信号的转接；提供与通用测试平台的标准接口以及与专用检测平台的专用接口。
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