基于FPGA与8051IP核的宽带数字频率计系统设计

孙锐 朱军 丁大为

摘 要： 本系统将FPGA（现场可编程门阵列）引入作为数字频率计的数据处理核心，提升了数字频率计的整体性能。待测信号送入前置模拟信号调理电路进行放大、整形等处理后，转化为同频率逻辑电平信号，在FPGA芯片中嵌入增强型8051 IP核，完成测量、处理、显示工作。经实验证明，本系统设计可以精准地完成对频率、占空比、时间间隔的测量。

关键词：FPGA；8051 IP核；EDA技术；频率计

中图分类号：TP391 文献标志码：A文章编号：2095-2163（2016）02-

System design of wide-band digital frequency counter based on FPGA and 8051 IP Core

SUN Rui， ZHU Jun，DING Dawei

（ School of Electronic Information Engineering ，Anhui University， Hefei 230601， China ）

Abstract： In this paper， the performance of digital frequency counter was promoted by choosing FPGA as the data processing core. In order to convert the signal into the same-frequency logic signal， the test signal is amplified and shaped by analog conditioning circuit. With the enhanced 8051 IP core embedded in， to measure， process data and display is realized by the FPGA chip. Finally， experiments have demonstrated the effectiveness of the system design.

Key words：FPGA； 8051 IP core； EDA technology； frequency counter

0 引 言

频率测量是电子测量领域中的经典组成部分，在模拟与数字信号处理领域中占有重要地位，并已获得广泛应用。目前，中国地质大学的研究人员设计了基于stc89c52单片机的频率计[1]，其中采用1602液晶屏强化了显示效果。东北林业大学的研究人员采用较新的ARM7系列单片机[2]，提升了频率测量精度。但是，基于单片机的测量方案却会受限于单片机主频，若要继续加大测量范围，则采用硬件方案将更为适合。南阳理工学院的研究人员将FPGA引入[3]，与单片机方案相比，测量频率上限大大提高，但显示效果较为单一，而且直观性也稍差。中国电子科技集团公司信息科学研究院的研究成果借鉴并采纳了两种主控的优点，采用FPGA+MCU的系统架构兼顾了两者需求[4]。本设计综合以上各种方案优点，在FPGA中直接嵌入8051单片机内核，节省了单片机芯片，提高了系统集成度。本系统具有测量范围宽、精度高、响应速度快等优势，且人机交互友好，具有一定的实际意义和参考价值。

1 系统设计方案

3 结束语

通过FPGA和内嵌8051内核相结合处理数据的方法，既保证了测量结果的精确性，又实现了传统上难以完成的多功能和友好用户交互界面。本设计针对宽频带信号的频率测量提出了一种系统的解决方案，具有一定的应用前景和实用价值。

参考文献：

[1] 鲁锦涛， 苏建加， 廖聪裕. 一种基于stc89c52宽频带的数字频率计设计[J]. 河北农机， 2012（2）： 57-58.

[2] 薛巨峰， 关子钧， 刘， 彬. 基于ARM7的高精度频率计的设计[J]. 电子技术， 2015， 44（1）： 60-63.

[3] 杜娟，王睿，方伟伟.基于FPGA的等精度数字频率计设计[J] .南阳理工学院学报， 2015，7（4）：16-19.

[4] 李石，杨春红.基于FPGA+MCU的等精度频率计设计[J] .工业和信息化教育， 2014（8）：82-84，94.

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[6] 潘松，黄继业，潘明.EDA技术与VHDL[M].第4版. 北京： 清华大学出版社， 2013.

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