Подключаем плату Alinx AN108 с АЦП и ЦАП к BlackIce II

23 июля 2018

В одном из видео на канале OpenTechLab рассказывалось о плате под названием Alinx AN108. Плата предназначена для использования совместно с FPGA. Она объединяет в себе АЦП на базе чипа AD9280 (8 bit, 32 Msps, даташит [PDF]), а также ЦАП на базе AD9708 (8 bit, 100 Msps, даташит [PDF]). Цена устройства составляет около 20$, на eBay его можно найти по запросу «fpga ad da». Плата показалась мне довольно интересной. Поэтому я решил обзавестись такой же и повторить эксперименты из видео.

Примечание: Если вдруг вы пропустили заметку Генерация синусоидального сигнала, а следовательно и звука, на FPGA, то в ней рассказывалось, как самостоятельно спаять ЦАП на основе R-2R лестницы и операционного усилителя. Что же касается BlackIce II, с этой платой мы познакомились в рамках поста Изучаем BlackIce II, отладочную плату с STM32 и ICE40.

Alinx AN108 имеет разъем в форме 2x17 гнезд с шагом 2.54 мм. Это не самый удобный разъем для подключения к BlackIce II. поэтому мной была спаяна небольшая плата-адаптер, позволяющая подключать Alinx AN108 с помощью трех Pmod-разъемов:

Подключение платы с ADC и DAC к BlackIce II

Поскольку не у всех продавцов можно найти описание, какое гнездо платы для чего нужно, я приведу эту информацию здесь:

  • Гнезда 1 и 2 — DCOM и VCC, земля и питание платы соответственно. Для нормальной работы плате нужно 5 В. Поскольку на Pmod-разъемы выведено только 3.3 В, мне пришлось использовать дополнительный проводочек. Его не трудно найти на фото;
  • Гнездо 5 — DACLK, тактовый сигнал для ЦАП;
  • Гнезда 6-13 — DADB7, DADB6, …, DADB0. Шина данных ЦАП;
  • Гнезда 21-28 — ADDB0, ADDB1, …, ADDB7. Шина данных АЦП;
  • Гнездо 29 — ADCLK, тактовый сигнал для АЦП;
  • Все остальные гнезда ни для чего не используются;

Работать с платой крайне просто. Например, если мы хотим пробросить сигнал с АЦП в ЦАП без изменений, это делается так:

logic CLK32MHz;

// icepll -i 100 -o 32
SB_PLL40_CORE #(
    .FEEDBACK_PATH("SIMPLE"),
    .PLLOUT_SELECT("GENCLK"),
    .DIVR(4'b0011),
    .DIVF(7'b0101000),
    .DIVQ(3'b101),
    .FILTER_RANGE(3'b010),
) uut (
    .REFERENCECLK(CLK100MHz),
    .PLLOUTCORE(CLK32MHz),
    .LOCK(LD1), // keep this!
    .RESETB(1'b1),
    .BYPASS(1'b0)
);

assign AD_CLK = CLK32MHz;
assign DA_CLK = CLK32MHz;
assign DA = 8'b11111111 - AD;

Обратите внимание на последнюю строчку. Дело в том, что при изучении платы был обнаружен небольшой нюанс. Как и следовало ожидать, чем выше входной сигнал у АЦП, чем большее значение придет в FPGA. Но при этом у ЦАП все наоборот — чем большее значение мы подаем из FPGA, тем меньше выходной сигнал ЦАП. Поэтому, если требуется пробросить сигнал как есть, оцифрованные значения необходимо инвертировать.

Пример того, как выглядят вход и выход в осциллографе (вход на первом канале, выход на втором):

Пропускаем аналоговый сигнал через FPGA без изменений

Для получения входной синусоиды был использован генератор сигналов MHS-5200A. Он способен генерировать сигналы разной формы с частотой до 25 МГц. Устройство является двухканальным. Его можно без труда найти на eBay и AliExpress. Кстати, про MHS-5200A я узнал все из того же видео от OpenTechLab. Легко заметить, что сигнал на втором канале слегка искажен (сравните амплитуду) и отстает от оригинального. Оба эффекта были вполне ожидаемы.

Плату Alinx AN108 не обязательно использовать именно для обработки сигналов. Например, используя только ЦАП, можно получить относительно неплохой генератор сигналов. Пример конфигурации:

assign DA_CLK = CLK100MHz;

logic [7:0] counter = 255;
always @(negedge CLK100MHz)
begin
    counter <= counter - 1;
end

assign DA = counter; // ~ 390.6 kHz

Полученный сигнал в осциллографе:

Генератор сигналов на базе FPGA и платы Alinx AN108

Помним, что сигнал на выходе увеличивается с уменьшением значения counter.

Само собой разумеется, ничто не мешает использовать в одном проекте сразу несколько плат. Таким образом, можно собрать генератор сигналов, имеющий много каналов. Или какой-нибудь музыкальный микшер. А еще можно прикрутить дисплей на базе ILI9341 и сделать небольшой осциллограф или анализатор спектра. Правда, особо выдающихся характеристик от всех названных устройств ожидать не следует, за исключением, разве что, случая с обработкой звука.

Полную версию исходников к этому посту вы найдете на GitHub. А доводилось ли вам делать что-то вроде генератора сигналов или осциллографа на базе FPGA, и если да, то какие ADC и/или DAC вы использовали?

Дополнение: Как оказалось, Lawrie Griffiths реально сделал осциллограф на базе BlackIce II и платы Alinx AN108.

Метки: , .

Понравился пост? Узнайте, как можно поддержать развитие этого блога.

Также подпишитесь на RSS, Google+, Facebook, ВКонтакте или Twitter.