FPGA零基础学习之TLC5620驱动教程

2023-08-04

在FPGA处理完数字信号之后，我们有些情况下是需要将数字信号转变为模拟信号再输出的。比如音频信号在滤波后，需要转换为声音信号进行输出。此次，我们要讲数字信号转换为电压信号进行输出，以便我们后续可以用示波器之类的器械观察信号。
我们采用的芯片为TLC5620，是一款8bit四通道的数模转换器。
在四路通道中，我们可以设置4种不同的参考电压进行转换使用。但是在此次实验中，我们采用的四路参考电压一样，如下图>
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接下来我们介绍一下此芯片的一些特征以及手册对芯片的描述。下图为官方手册对芯片的一段描述>

TLC5620是一款使用3线串行总线控制的芯片。11bit的命令中包含8bit数据、2bit通道选择、1bit输出范围选择bit。输出范围选择，可以输出一倍或者两倍的参考电压差值范围。当两级锁存器都打开时，新的数据可以进入到芯片。下图为芯片的框图>
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端口介绍>

我们的数据为8bit，那也就是将电压范围划分为256份，我们的数字信号会对应成电压进行输出，所以我们的输出电压的计算公式为>

接下来我们看一下时序图>
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当LOAD为高电平时，数据被锁存进DATA在每一个时钟下降沿，一旦数据所有的bit被采集到，LOAD被拉低，将寄存器中的数据传输到被选择的DAC中。如图一所示，当LDAC为低电平时，LOAD信号拉低，被选择的DAC芯片输出电压会更新。如果LDAC为高电平，电压更新将会被禁止，直到我们将LDAC拉低，如图二>
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对于我们的通道选择，如下图>

当RNG=0时，输出电压为一倍范围，当RNG=1时，输出电压为两倍范围。
接下来，我们来做一下芯片的驱动，同样可以使用线性序列机。转换总周期为11us的时间。
首先我们先新建工程。
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新建代码文件，写入代码>

驱动代码如下>

在写驱动代码时，我们需要注意时序图中的一些时间要求，比如，数字信号的建立时间和保持时间，以及load信号的建立时间与保持时间。时间要求如下图>
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由上图可以得出结论，芯片的驱动时钟最大为1MHz。数据的建立时间与保持时间最小值都为50ns。如果我们在时钟上升沿发送数据，那么我们发送的数据，建立时间与保持时间最小值为500ns。满足条件。
接下来我们写一下仿真看一下波形。
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代码如下>

运行波形，观察仿真波形>

观察da_clk、da_data、da_load、da_ldac波形全部正常，即说明驱动正确。