如何使用Fusion系列FPGA器件实现水温测控系统的设计

　　测控技术自古以来就是人类生活和生产的重要组成部分。随着科技的发展，测控技术已进入了全新的时代。近年来。电子技术的快速发展，使得计算机广泛用于自动检测和自动控制系统中，以致电压、电流、温度等的监测越来越重要，现在利用数字系统处理模拟信号的情况也越来越多，但数字系统所处理的信号都是不连续的数字信号，而待测的电压、电流、温度等都是模拟量，这就需要将监测到的模拟信号转换成数字信号，最终由系统进行处理。Actel 公司出产的新型 FPGAFusion 系列解决了数／模转换及上电不可运行等一系列难题。Actel 公司宣布推出全新的 Fusion 融合技术，为解决混合式信号的方案带来真正可编程功能的崭新技术。融合技术率先将混合信号的模拟功能、FLASH 内存和 FPGA 结构集成于单片可编程系统芯片中。融合技术将可编程逻辑的优势带进应用领域中，而这些应用领域直至目前只能采用分立模拟元件和混合信号 ASIC 供应商提供的器件。与此同时，当融合技术与 Actel 的 ARM7 和以 8051 为基础的软 MCU 内核共用时，可作为终极的软处理器平台。这项新技术能发挥 Actel 以 FLASH 为基础 FPGA 的独特优势，包括高绝缘性、三井结构和支持高压晶体管的能力，以满足混合信号系统设计的严格要求。

　　1 方案选择

　　该系统若根据要求可有多种实现方案。

　　方案一该方案是传统的一位式模拟控制方案。选用模拟电路，用电位器设定给定值，当反馈的温度值与设定值比较后，决定加热或不回热。但它使系统受环境的影响大，不能实现复杂的控制算法，不能用数码显示，不能用键盘设定。

　　方案二该方案是传统的二位式模拟控制方案。其基本思想与方案一相同，但由于采用上、下限比较电路，所以控制精度提高。这种方法还是模拟控制方式，因此也不能实现复杂的控制算法，而使控制精度做得较高，此外仍不能用数码显示和键盘设定。

　　方案三该方案采用 CortexM1FPGA 系统来实现。系统硬件用单芯片完成多方面功能，软件编程灵活，自由度大，可用软件编程实现各种控制算法和逻辑控制，还可实现数码显示和键盘设定等多种功能，系统电路框图如图 1 所示。

　　方案一和方案二是传统的模拟控制方式，而模拟控制系统难以实现复杂的控制规律，控制方案的修改也较麻烦。方案三是采用以 CortexM1 为控制核心的控制系统，尤其对温度控制，它能达到模拟控制达不到的控制效果，且可实现显示、键盘设定等多种功能，又易于扩展，大大提高了系统的智能化，也使得系统所测结果精度大大提高。故选择方案三。