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FMC6416P/FMC6416PA用户手册V1.3成都傅立叶电子科技有限公司2006-03第一章高速信号采集处理卡FMC6416P/PA主要特点FMC6416P/PA卡是我公司最新研制的高速信号（采集）处理板，可作为通用高速信号处理平台。它采用了TI公司的最新DSP器件（TMS320C6416/C6416T），最高运行速度可达1GHz。板上配置了高速同步存储器SDSRAM，保证用户有足够大的存储空间、足够快的存储速度。提供了通用数据接口和McBSP接口，实现与外部资源的通讯。还有数百万门级的XilinxVirtexIIPROFPGA可供用户使用。FMC6416P/PA卡满足PCILocalBusRevision2.2协议，提供了Windows98和WindowsXP下的驱动软件及相关API函数，主机可通过驱动访问DSP的所有资源，用户还可通过主机加载DSP程序，FPGA配置信息。支持多卡并用。FMC6416P/PA在用户有关硬件和软件的配合和支持下，可实现对图象、语音、通信、振动信号及各种随机信号的采集处理分析，可用于雷达、电子对抗、通信、软件无线电、图象处理、地震地质信号分析等，也可用于各种现场数据采集和仪器控制，如远程电力监测、分布式控制系统，医疗电子等。单独使用时可实现用户算法的仿真和验证。1.1高速信号处理卡FMC6416P的主要特点●支持PCI插卡工作或者独立工作模式●标准通用PCI接口，符合PCI规范V2.2●板载XilinxVirtexIIPROFPGA，容量高达200/300/400万门（可选），全部资源开放可由用户自行使用●FPGA保留高速SRAM接口，可以用于构建高速查找表（可选）●DSP采用TMS320C6416600/720/1000MHz（可选）定点数字信号处理器●DSP和FPGA间高速同步接口●DSP外接512Mbit的高速SDRAM●DSP外接16Mbit的FLASH，可以用于参数保存或者程序保存●外扩有RS-232/RS-422接口和McBSP/GPIO接口●提供FPGA/DSP例程●采用高级加密技术，防止非授权使用硬件及防止代码窃取●提供Windows平台的驱动程序及库●提供工业级温度版本1.2高速信号采集处理卡FMC6416PA的主要特点●包括FMC6416P处理卡的所有特性●高速双路AD采集，采样率为40/65/80/105MSPS，分辨率为14bits。●AD采集支持内/外时钟，由FPGA内部DCM产生●两路DA输出，分辨率为16bits，160MHz输出，插值可到400MHz，支持内部正交调制输出●所有接口为50Ω的SMB接口1.3系统框图FMC6416P的系统结构子子子子子子AD/DA子子子子FMC6416PAFPGAXilinxVirtexIIPro子子IO子子子子子子DSP子McBSP子GPIO子子子DSPTMS320C6416PCIInterfaceSDRAMFLASH子子子子子子子SRAMRS-232/RS-422子子子子子子子子子子子FMC6416PA板AD/DA子卡系统结构交流耦合高速ADC采集40/65/80/105MSPS14Bits交流耦合高速ADC采集40/65/80/105MSPS14Bits交流耦合高速DAC输出160MSPS/400MSPS16Bits交流耦合数据接口及时钟控制部分实物图片第二章硬件资源描述2.1高速数字信号处理器(DSP)DSP采用当前单片性能突出的32位数字信号处理器TMS320C6416/TMS320C6416T，工作主频高达1GHz，使用VelociTI.2结构，支持8条指令并行执行，定点处理能力最高到8GIPS，片上16K-ByteL1PProgramCache，16K-ByteL1DataCache，8Mbits的全速RAM。高速64bits宽度的EMIF接口，最高吞吐能达到1064MB/S。DSP上还集成一个32bit/33MHz的PCI桥，完成同PCI总线通讯的功能。在此采集处理卡上的主要存储器都挂接在DSP的EMIF上，包括SDRAM，FLASHROM等。DSP存储器映射地址表（只列出部分，详细地址参考TMS320C6416芯片手册）描述分配空间（BYTE）地址范围内部RAM1M0000,0000-000F,FFFF外部SDRAM16M*32Bit0x8000,0000-0x8400,0000UARTA（RS232）0x6800,0080-0x6800,0085UARTB（RS422）0x6800,00C0-0x6800,00C5FlashROM2M*8Bit0x6400,0000-0x6410,0000(1页)Flash分页寄存器0x6000,000CUart_A_THR0x68000080Uart_A_RHR0x68000080Uart_A_IER0x68000081Uart_A_IIR0x68000082Uart_A_FCR0x68000082Uart_A_LCR0x68000083Uart_A_MCR0x68000084Uart_A_LSR0x68000085Uart_A_DLL0x68000080Uart_A_DLH0x68000081Uart_B_THR0x680000c0Uart_B_RHR0x680000c0Uart_B_IER0x680000c1Uart_B_IIR0x680000c2Uart_B_FCR0x680000c2Uart_B_LCR0x680000c3Uart_B_MCR0x680000c4Uart_B_LSR0x680000c52.2FPGAXilinxVirtex-IIProFPGA指标在单个FPGA器件中，您即可拥有先进的逻辑、性能、密度和存储器，并且无需支付额外费用，就可拥有IBM400MHzPowerPC处理器:●优异的可编程逻辑架构●基于130nm,9层铜金属工艺技术●3K至99K逻辑单元●400+MHz时钟速率●比先前几代的产品性能更高，功耗更低●扩展性和选择●11种器件，可被生产为多种封装形式●功能、密度、I/O和性能覆盖范围广●高级系统特性●嵌入式和分布式存储器●数字时钟管理用于片/片外时钟合成和同步●XCITE数字控制I/O阻抗匹配功能改善信号完整性并缩小电路板空间●部分/整体FPGA器件重配置为您的产品提供现场可升级能力●多达444个18X18嵌入式乘法器●丰富的DSP算法库●DSP工具，如TheMathWorksMATLAB?/Simulink?、Xilinx?SystemGeneratorforDSP以及CadenceSPW支持●多达2个400MHz、600+DMIPS嵌入式IBMPowerPC405处理器硬核●带有MicroBlaze?核的软处理解决方案●Xilinx及其合作伙伴提供了200多个IP核●利用ChipScope?Pro工具实现实时调试●经过验证的互操作能力让您能够选择最适用的ASSP此卡上FPGA只做了直通逻辑，所有的资源对用户都是开放的，可以供用户自己添加较多的逻辑操作。2.3AD/DA描述规格模拟输入最大输入信号电压单端：5.0Vpp输入阻抗50Ω带宽输入射频变压器带宽：2~500MHzADC输入带宽：270MHz外部时钟输入电压单端输入：0.4~3.3Vpp输入阻抗50Ω频率范围2~100MHzADC特性分辨率14Bits输出格式偏移码形式最大采样率40/65/80/105MSPSSFDR89dBmaxSNR75dBmax单片峰值功耗1.5W2.4可选配置：代码DSPFPGASDRAM备注A600MHzTMS320C6416XilinxVirtex-IIProXC2VP2064MBB600MHzTMS320C6416XilinxVirtex-IIProXC2VP3064MBC600MHzTMS320C6416XilinxVirtex-IIProXC2VP40128MB含高速SRAMD1GHzTMS320C6416TXilinxVirtex-IIProXC2VP30128MBE1GHzTMS320C6416TXilinxVirtex-IIProXC2VP40128MB含高速SRAM2.5附带软件支持：●DSP访问各类存储器的例程●DSP访问RS232/RS422的函数库●DSP在线烧写FLASH的程序及源码●DSP控制ADC采集并缓存到SDRAM的例程●PCI接口驱动函数，基于Windows平台的PCI设备驱动，提供丰富的API函数供用户调用，可以通过PCI接口访问DSP的部分映射的存储器和寄存器。可以控制ADC的采集动作，加载DSP程序等等。2.6PCB布局示意图:CPLDJTAG（J1）：从左到右分别是TMS，TDI，TDO，TCK，GND，VCCFPGAJTAG（J2）：从左到右分别是VCC，GND，TCK，TDO，TDI，TMS14pinDSPJTAG(P1)引脚定义如下：FMC6414PA板5个LED灯功能：D3：3.3v电源指示D2：5v电源指示D5：1秒亮闪指示CPLD工作正常D6：ADC1信号溢出标志（未安装ADC子卡时正常状态为常亮）D1：ADC2信号溢出标志（未安装ADC子卡时正常状态为常亮）DAC子卡上的两个跳线开关设置ADC的时钟源，1-2为外时钟，2-3为内时钟(默认).DB25(J5)的16个IO口经LV16245与FPGA相连，具体对应关系如下：:1FPGAM62FPGAM83FPGAM94FPGAL15GND6FPGAL27FPGAL58FPGAL69FPGAM710GND11FPGAL712FPGAK113FPGAK214FPGAL315GND16FPGAK317FPGAK418FPGAK519FPGAL820+3.3V21+3.3V22+5V23+5V24+12V25+12V74LVC16245的方向定义引脚和FPGA之间的连线如下：1OE#FPGAJ52OE#FPGAJ61DIRFPGAJ32DIRFPGAJ4DB9(J6)引脚定义如下：1GND2RS232-TX3GND4RS232-RX5GND6RS422TX+7RS422TX-8RS422RX+9RS422RX-第三章FMC6416P/PA的安装和测试3.1硬件和设备驱动程序的安装FMC6416P/PA为标准PCIV2.2主机接口，建议安装在带有标准PCI插槽的电脑主机板上，主机配置无特殊要求（推荐配置P42.0GCPU,512MB内存，80G硬盘，CD-ROM,带USB2.0接口和RS232接口;操作系统推荐使用WinXPProfessionalSP2或Win2000SP4）。在电脑关闭的情况下将PCI卡安装到电脑主机板任一空闲的PCI插槽上，之后启动电脑，进入Windows操作系统。一般情况下系统都会自动发现系统中增加的PCI硬件设备，并提示找到新的硬件设备要求用户安装驱动程序。如果没有出现提示，请到操作系统的设备管理器中查看(方法是：右键单击桌面上我的电脑图标选择属性，再选择硬件标签，之后点击设备管理器)有没有出现未安装驱动的硬件，前面有醒目的黄色问号。如果没有发现新设备请关机检查PCI插槽是否接触良好，可以换一个插槽尝试，直到操作系统发现新设备并出现上述图示。这时选择从列表或指定位置安装，点击下一步继续，在安装路径中手动指定到FMC6416P_PA驱动光盘的Driver目录下，之后点击下一步继续，操作系统会自动识别到与硬件型号匹配的驱动文件并自动安装,完成之后会出现提示。您还可以到设备管理器中再次确认,设备图标没有叹号即表示驱动程序安装正常。3.2DSP仿真器和TI软件开发环境的安装设置FMC6416P_PA是基于TexasInstruments公司的C6000系列高性能定点DSP:TMS320C6416T搭建的，所以对DSP的仿真和调试需要用到TI原装或第三方兼容仿真开发工具。北京闻亭数字()是中国大陆地区最早的TI第三方合作伙伴之一，其优质的TIDSP开发板和仿真器多年以来一直