一种基于FPGA控制的电参数测量系统及测量方法技术方案

本发明专利技术属于电路电参数处理技术领域，公开了一种基于FPGA控制的电参数测量系统及测量方法，主控单元基于FPGA芯片，控制IIC控制逻辑模块对INA219电参数测量模块进行控制，并提供IIC控制逻辑模块的时钟；IIC控制逻辑模块，为主控单元提供了配置参数与校准参数接口，通过主控单元根据需要改变INA219电参数测量模块的相应参数；INA219电参数测量模块，主要用于测量电压电流，测量的数据经由IIC总线发至IIC控制逻辑模块。本发明专利技术在FPGA上实现IIC控制器读取INA219电参数测量模块，完成高精度、高速率、高响应以及高准确性的电参数采样，从而实现电压电流的实时测量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA控制的电参数测量系统及测量方法
本专利技术属于电路电参数处理
，尤其涉及一种基于FPGA控制的电参数测量系统及测量方法。
技术介绍
目前，业界主流的IIC控制器实现方式为通过单片机编程实现，但是受限于单片机主频与可用引脚个数、基于单片机开发的程序可移植性不强等原因，无法完全发挥出IIC的真正执行效率。对于电参数测量，现有技术多为使用芯片内部模数转换器进行电参数的测量与分析，但这会占用较多的芯片资源。通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：(1)IIC控制器不能在单片机内进行并行采集电参数数据，现有的单片机缺少足够的并行处理能力，当需要控制运行多个IIC控制器时，单片机无法发挥出并行处理的特性，而基于FPGA的IIC控制器可以充分利用FPGA的并行处理能力，保证在控制多个IIC控制器对多个测量电阻进行电参数测量时，能够实时的对待测电路进行电参数采样。(2)目前市面上处理器种类繁多，依靠的平台各不相同，不同平台处理器的程序无法互通，即更换平台后需要重新开发基于相应平台处理器的IIC控制器程序，而基于F本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FPGA控制的电参数测量系统，其特征在于，所述基于FPGA控制的电参数测量系统包括：/n主控单元，基于FPGA芯片，控制IIC控制逻辑模块对INA219电参数测量模块进行控制，并提供IIC控制逻辑模块的时钟；/nIIC控制逻辑模块，为主控单元提供了配置参数与校准参数接口，通过主控单元根据需要改变电参数测量模块的相应参数；/nINA219电参数测量模块，用于测量电压电流，测量的数据经由IIC总线发至IIC控制逻辑模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA控制的电参数测量系统，其特征在于，所述基于FPGA控制的电参数测量系统包括：
主控单元，基于FPGA芯片，控制IIC控制逻辑模块对INA219电参数测量模块进行控制，并提供IIC控制逻辑模块的时钟；
IIC控制逻辑模块，为主控单元提供了配置参数与校准参数接口，通过主控单元根据需要改变电参数测量模块的相应参数；
INA219电参数测量模块，用于测量电压电流，测量的数据经由IIC总线发至IIC控制逻辑模块。


2.如权利要求1所述的基于FPGA控制的电参数测量系统，其特征在于，所述主控单元内部的分频器将50MHz的系统时钟分频为200KHz，供IIC控制逻辑模块使用。


3.如权利要求1所述的基于FPGA控制的电参数测量系统，其特征在于，
所述IIC控制逻辑模块用于提供IIC控制逻辑，对INA219电参数测量模块内部的寄存器进行写入与读取操作。


4.一种如权利要求1～3任意一项所述基于FPGA控制的电参数测量系统的测量方法，其特征在于，所述测量方法包括：
所述IIC控制逻辑模块的控制信号RST端口在置高时，所述IIC控制逻辑模块正常工作，在置低时，所述IIC控制逻辑模块复位，将所有参数归零，所述IIC控制逻辑模块处于等待状态；
所述主控单元控制信号EN[1:0]的En[1]置高时为IIC控制逻辑模块写使能，所述主控单元将预定的配置值写入INA219电参数测量模块的配置寄存器，并将从主控单元输入的配置值写入INA219电参数测量模块的校准寄存器；
所述主控单元将En[1]置低时IIC控制逻辑模块不对INA219电参数测量模块的写操作；
主控单元将En[0]置高时为IIC控制逻辑模块读使能，所述主控单元将INA219电参数测量模块内部的电压寄存器和电流寄存器的值读出并通过数据信号Voltage[15:0]和数据信号Current[15:0]反馈至主控单元，主控单元置低En[1]时IIC控制逻辑模块不进行写操作；
状态信号Data_Valid为采集数据有效位，在IIC控制逻辑模块成功读取INA219电参数测量模块内部的电压寄存器与电流寄存器的值后，会将此位置高；
数据信号Cal_Reg[15:0]，Cal_Reg[15:0]为要写入INA219电参数测量模块校准寄存器的配置值，由主控单元给出；IIC控制逻辑模块执行写操作时，将主控单元给定的值写入校准寄存器。


5.如权利要求4所述的测量方法，其特征在于，数据信号Voltage[15:0]为从INA219电参数测量模块的电压寄存器读取的电压值；
数据信号Current[15:0]为从INA219电参数测量模块的电流寄存器读取的电流值；
时钟信号CLK端口为IIC控制逻辑模块时钟输入口，输入时钟频率为200KHz；
时钟信号SCL为IIC控制逻辑模块的IIC总线时钟输出口；
数据线号SDA为IIC控制逻辑模块的IIC总线的数据输入输出口。


6.如权利要求4所述的测量方法，其特征在于，INA219电参数测量模块的电源接口VS引脚采用标准的TTL电平3.3V供电，VS引脚通过两个去耦的滤波电容接地滤除电源噪声；A0与A1引脚为芯片的地址引脚，SDA、SCL引脚为IIC总线引脚，与FPGA芯片进行数据通信，IIC总线挂载上拉电阻，上拉电阻的阻值计算公式如下：
Rmin＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘锦辉，王骏君，孟菲，张登科，王玉晖，刘云峰，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61