FPGA采集AD7606全网最细讲解 提供串行和并行2套工程源码和技术支持

FPGA采集AD7606全网最细讲解 提供串行和并行2套工程源码和技术支持

AD7606是一款非常受欢迎的AD芯片，因为他支持8通道同时采集数据，采样深度16位，已经很不错了，虽然采样率只有200 kSPS，但对电压等低速数据源的采集而言已经完全足够了，该芯片在电压检测等项目中有着广泛应用。

本文详细描述了设计方案，工程代码编译通过后上板调试验证，可直接项目移植，适用于在校学生、研究生项目开发，也适用于在职工程师做项目开发，可应用于AD数据采集领域；

提供完整的、跑通的工程源码和技术支持；

工程源码和技术支持的获取方式放在了文章末尾，请耐心看到最后；

AD7606英文原版数据手册只有37页，但真正看懂的兄弟却很少，下面解读一下这个手册：

DAQ7606 是 16 位 8 通道同步采样模数数据采集系统(DAS)。

AD7606 内置模拟输入箝位保护、二阶抗混叠滤波器、跟踪保持放大器、16 位电荷再分配逐次逼近型 ADC、灵活的数字滤波器、2.5V 基准电压源、基准电压缓冲以及高速串行和并行接口。AD7606 采用 5V 单电源供电，可以处理±10V 和±5V 真双极性输入信号，同时所有通道均能以高达 200 kSPS 的吞吐速率采样。输入箝位保护电路可以耐受最高达±16.5V 的电压。无论以何种采样频率工作，AD7606 的模拟输入阻抗均为 1 MΩ。它采用单电源工作方式，具有片内滤波和高输入阻抗，因此无需驱动运算放大器和外部双极性电源。AD7606 抗混叠滤波器的 3 dB 截止频率为 22 kHz；当采样速率为 200 ksps 时，它具有 40 dB 抗混叠抑制特性。灵活的数字滤波器采用引脚驱动，可以改善信噪比(SNR)，并降低 3 dB 带宽。

写了这么多你看懂了吗？

我猜你应该是云里雾里，下面举例说人话，让你听得懂：

AD7606芯片框图如下：

红线即是信号输出输出的数据通路；

AD7606可以处理±10V 和±5V 真双极性输入信号，即输入信号可以是±10V 和±5V，由RANGE引脚上下拉决定；

下拉处理±5V 信号；

上拉处理±10V 信号；

一旦选择了输入信号范围，就别乱给信号源了，否则烧板子了。。。

原文如下：

红线以通道1为例：

输入数据位单端模拟数据，进过复杂的转换后可输出串行数字信号或者并行数据信号；

如果你的板子设计引脚资源有限，则选择串行输出；串行输出的优点是节约IO，缺点是采集时序复杂些；

如果你的板子设计引脚足够多，则选择并行输出，并行输出数据线占用16个IO口，并行输出的优点是采集时序简单，缺点是费IO；可自行选择；

输出模式选择通过PAR/SER/BYTE SEL引脚的上下拉决定；

上拉选择串行输出；

下拉选择并行输出；

具体的时序细节放在后面的章节；

原文如下：

过采样率设置由OS的三个引脚上下拉决定，可以固定用电阻上下拉，这种模式就定死了，除非飞线，也可以用FPGA引脚给高低电平配置，具体配置模式如下图：

作为FPGA开发者，需要知道这些就行了，具体的时序细节放在后面的章节；

AD7606串行采集时钟的范围要求如下：

这里我们选择16.666MHz时钟，不高也不低；

系统参考时钟选择100M，那个1个时钟周期就是1000÷100=10ns；

采集时钟是16.666M，那个1个时钟周期就是1000÷16.666=60ns；

记住这两个时钟周期，很重要；

串行输出流程时序图如下：

这张图采用边转换边读取的方式，还有转换完成后再读取的方式，既然可以边转换边读取，为何还要等转换完成后再读取呢？所以我们直接用这种方式。

并行采集使用的则是转换完成后再读取的方式。

第一步：拉高RESET引脚至少至少50ns，数据手册规定如下：

第二步：拉低CONVSTA或者CONVSTB持续最多0.5ms(500ns)，注意这里是最多，所以在代码里只需一个参考时钟周期足以，比如你用的100M，一个参考时钟周期就是10ns，当然，CONVSTA和CONVSTB也可同时拉低，这样就是8个通道同时采集，时间由数据手册得知，如下：

CONVSTA开启V1-V4通道的转换；

CONVSTB开启V5-V8通道的转换；

原文如下：

第三步：等待BUSY为高后，拉低CS，这个BUSY是AD7606输出给用户的，表征AD转换正在进行，他有一个最大时间，我们一定要满足他的最大时间，不然人家还没转换完你就结束采集了，岂不唧唧了；那么，CS在什么时刻拉低呢？既然前面我们已经选择了边转换边读取的方式，所以在BUSY拉高的期间CS拉低，数据手册最大推荐4.15us，代码里直接设置5ms，由数据手册得知，如下：

流程看完了，来看具体的采集时序：

采集时序如下：

首先用户拉低CS，并给出SCLK到AD7606，AD7606在CS为低期间，在SCLK的上升沿输出数据（但根据时序图，我感觉是SCLK高电平期间输出的），一个通道一次转换后输出16位采样数据；

既然AD7606是在SCLK上升沿输出，那么FPGA就应该在SCLK下降沿采集（或者低电平采集）；

AD7606有8个模拟输入通道，串行输出模式下只有两个数字输出通道，每个输入通道输出16位采样数据；

DOUTA对应CH1、CH2、CH3、CH4四个输出通道；

DOUTB对应CH5、CH6、CH7、CH8四个输出通道；

因为每个输入通道输出16位采样数据，需要16个SCLK周期，所以4个输入通道输出16位采样数据，需要64个SCLK周期；那个我们需要一个计数器，计数到64时输出64位的采集数据，呢么采集到的每个通道数据对应如下：

wire [15:0] ad_ch1 = ad_out_a[63:48];

wire [15:0] ad_ch2 = ad_out_a[47:32];

wire [15:0] ad_ch3 = ad_out_a[31:16];

wire [15:0] ad_ch4 = ad_out_a[15: 0];

wire [15:0] ad_ch5 = ad_out_b[63:48];

wire [15:0] ad_ch6 = ad_out_b[47:32];

wire [15:0] ad_ch7 = ad_out_b[31:16];

wire [15:0] ad_ch8 = ad_out_b[15: 0];

转换状态机部分源码如下：

vivado仿真如下：

请参考我之前写的基于zynq7100使用AD7606进行电压监测的文章

福利：工程代码的获取代码太大，无法邮箱发送，以某度网盘链接方式发送，网盘资料如下：