1 AD7606/AD7616介绍
AD7606是ADI16、8通道同步采样AD芯片并行采样率高达200KSPS（AD7616位，16通道，16通道MSPS）。多相输配电网络的大量电流和电压通道需要在电力线路测量和保护系统中同步采样，AD7606是目前电力系统中最常用的ADC采样芯片之一。
AD集成模拟输入钳位保护、二阶抗混叠滤波器、跟踪保持放大器、16位电荷再分配逐渐接近型ADC内核、数字滤波器、2.5V基准电压源及缓冲、高速串行及并行接口。AD7606采用5V单电源不再需要正负双电源，并支持±10V或±5V双极信号输入。所有通道高达2000KSPS采样速率，输入端钳位保护电路最高可承受±16.5V的电压。
目前AD7606已广泛应用于电力线路检测保护系统、多种电机控制、仪器仪表控制系统、多轴定位系统核数据采集系统（DAS）。
图 1
图 2
图 3
图 4
2 ZYNQ SoC在能源电力领域方案优势
(1) 采用Xilinx Zynq-7000 SoC高性能低功耗处理器，集成PS端单核/双核ARM Cortex-A9 PL端Artix-7架构可编程逻辑资源。
(2) 可通过PL端Artix-只要资源得到满足，理论上就展外部功能接口，理论上无数限制，只要资源满足。典型应用：CAN(4路)、千兆以太网(2路)、百兆以太网(4路)UART(12路)、SPI(5路)，特别是可以外接多片AD芯片(AD7606/AD7616)实现16/32/64路AD同步采样。
(3) OpenAMP框架可实现双核ARM Cortex-A9非对称使用方案使双核ARM分别跑两个系统：一个ARM Cortex-A9跑Linux，一个ARM Cortex-A9作为实时核跑RTOS（FreeRTOS）或者裸机。实时核与FPGA高速数据交换和实时通信控制的低延迟端，以满足低延迟的实时任务要求。实时核与FPGA高速数据交换和实时通信控制的低延迟端，以满足低延迟的实时任务要求。Linux的 ARM核作为上层应用，处理更复杂的业务事务。
(4) 外部可扩展LCD分辨率支持2048*2048，支持1080P播放高清视频HDMI视频输出，满足各种屏幕和人机交互的功能需求；
3 AD7606在ZYNQ平台的应用
创龙科技在Zynq-7000、OMAP-L138/C6748/F2837x Spartan-提供了6等平台AD开发案例7606。
基于创龙科技Zynq-7010/7020处理器设计的工业评估板TLZ7x-EasyEVM-S，它由核心板 底板构成。
基于创龙科技Zynq-7010/7020处理器设计的工业评估板TLZ7x-EasyEVM-S，它由核心板 底板组成。用户使用核心板进行二次开发时，只需专注于上层应用，降低开发难度和时间成本，即可快速评估产品方案和技术预研究。
图 5 TLZ7x-EasyEVM-S评估板(邮孔)
图 6 TLZ7x-EasyEVM评估板
本文以Zynq-7000工业评估板TLZ7x-EasyEVM-S为例，讲解ad7606_fft例程。
3.1 功能说明
PL端采集AD7606的8通道AD采样率为2000KSPS，并通过DMA IP核缓存数据PS端DDR中间(每通道采样4096点)FFT IP核对数据FFT计算，然后将FFT保存了运算结果PS端DDR中，最后通过ILA显示第一个通道的原始波形和FFT波形运算结果。
注：由于本案消耗的逻辑资源较多，本案不支持xc7z010，仅支持xc7z020。
3.2 案例框图
图 7
点击BLOCK DESIGN在开发界面下"Address Editor"可查看选项IP分配地址，PS端可以通过相应的地址对IP控制核。
图8
3.3 AD7606模块
该模块控制AD7606对8通道AD信号按200K采样率采集，数据通过AXI4-Stream发送接口。
图 9
进入BLOCK DESIGN开发界面，双击模块框图，查看模块的具体配置信息。
图 9
进入BLOCK DESIGN开发界面，双击模块框图，查看模块的具体配置信息。采样率为2000KSPS，模块工作时钟为50MHz。
图 10
注：模块、IP可扫描文末二维码下载详细信息。
3.4 案例测试
将TLP2P-PinBoard接收评估板的转接板CON8接口，再将AD模块TL7606P与转接板连接。
图 11
进入评估板文件系统，执行如下命令配置PS-PL电平转换寄存器。
Target# devmem 0xf8000900 w 0xf
图 12
用下载器加载PL端程序和和和PL同目录下的端程序.ltx文件。
图 13
在ila_1的Trigger Setup点击窗口按钮，双击
axi_dma_0_m_axis_mm2s_tvalid将其添加到触发信号中。
图 14
将Value的值改成R，设置为上升沿触发。
图 15
右击Channel_1_data点击[15:0]Waveform Style -> Analog将通道1的原始信号设置为模拟波形。
图 16
右击Channel_1_data点击[15:0]Radix -> Signed Decimal有符号类型设置数据。
图 17
参考以上步骤，在ila_2将
axi_dma_1_m_axis_mm2s_tvalid加入触发信号，设置为上升沿触发FFT IP核输出数据的实虚信号分别设置为模拟波形，数据设置为符号类型。
图 18
怎样找手机？MAC地址和IP地址
图 19
使用信号发生源方向TL7606P本案例测试的8个通道分别输入信号，频率为2KHz、峰峰值为3.3Vpp的正弦波。
将案例“swlinux_systemimage将所有脚本文件复制到评估板文件系统。执行下列命令使能axi_dma_0的S2MM通道，收集数据PS端DDR中。
Target# http://www.toutiao.com/a7091174785580843535/axi_dma_0_ad7606_to_ddr.sh
执行下列命令使能axi_dma_1的S2MM通道（FFT数据保存在转换后PS端DDR），等待FFT IP核工作。
Target# http://www.toutiao.com/a7091174785580843535/axi_dma_1_fft_to_ddr.sh
执行下列命令使能axi_dma_0的MM2S通道，从原始数据DDR送到FFT IP核。
Target# http://www.toutiao.com/a7091174785580843535/axi_dma_0_ddr_to_fft.sh
执行下列命令使能axi_dma_1的MM2S通道，把FFT转换后的数据从DDR送到ILA显示。
Target# http://www.toutiao.com/a7091174785580843535/axi_dma_1_ddr_to_ila.sh
图 20
axi_dma_0_ad7606_to_ddr.sh
配置axi_dma_0的S2MM通道，传输数据DDR。
图 21
配置好DMA后，配置axi gpio输出1，设置adc_enable为1，使能ADC转换。
图 21
配置好DMA后，配置axi gpio输出1，设置adc_enable为1，使能ADC转换。需要保证DMA已配置好，再使能ADC转换和传输数据。
图 22
axi_dma_0_ddr_to_fft.sh
配置axi_dma_0的MM2S通道，将DDR通过中数据AXI4-Stream发送给FFT IP核。
图 23
ila_1原始波形
频率为2的输入信号KHz、峰峰值为3.3Vpp(电压幅值为1.65V）的正弦波。共4096个采样点，每个采样点4个时钟周期，即4096=16384/4。
图 24
图 25
波峰值为 10729波谷值为-10794=(10729 10794)/(2^16)x10V≈3.2841V，采样范围为±5V。
图 26 波峰值
图 27 波谷值
Ila_2 FFT波形
Channel_1_fft_IM_Dout为虚部，Channel_1_fft_RE_Dout为实部。
图 28
频率计算
FFT变换点数N=4096，AD采样率Fs为200KSPS。某点n所表示的频率Fn=(n-1)*(Fs/N)(n>=1)。当n=1时，Fn因为第一点是直流分量，所以频率为0，幅值为0，正弦波没有直流分量。
从下图可以看出，如果信号出现在第164个周期(即第42个采样点)，则信号频率Fn=(42-1)*(Fs/N)=41*200KHz/4096=2001.95Hz，与原始信号频率2KHz基本一致。
图 29
计算幅值(峰值)
某一点的幅值An=(根号(实部)^2 虚部^2))*压缩倍数/(N/2)，信号幅值An=(根号(4448^2 3008^2))x4096/4096x2≈10739.23，信号电压振幅值=10739.23/(2^16/2)x5V≈1.64V，与原始信号电压振幅值1.65V基本一致。
查看原始数据
每个采样点32bit(包括实部和虚部)，每个通道的数据地址从地址0依次增加x19000000开始。
Target#devmem 0x19000000 //查看V通道原始数据
Target#devmem 0x19000004 //查看V2通道原始数据
{ n}
Target#devmem 0x19000008 //查看V3通道原始数据
{n}{n}
Target#devmem 0x1900000c //查看V4通道原始数据
{n}{n}
Target#devmem 0x19000010 //查看V5通道原始数据
{n}{n}
Target#devmem 0x19000014 //查
郑重声明：本文版权归原作者所有，转载文章仅为传播更多信息之目的，如作者信息标记有误，请第一时候联系我们修改或删除，多谢。
标签：
评论