基于Fution模数混合FPGA芯片的心电仪片上系统开发
Fution系列的FPGA是世界上首个基于Flash构架的模数混合的FPGA，即在数字FPGA的基础上加入了模拟电路部分，解决了传统模拟电路和FPGA分离给设计带来的诸多问题，降低了PCB板的制作难度，缩小了产品的体积。FPGA的可编程性使得系统易于升级。同时在数字系统中引入模拟电路，简化了系统电路设计。
1 Fution FPGA介绍
Fution FPGA的主要特点主要体现在：
(1)单芯片：无需配置芯片；
(2)高安全性：晶体管受7层金属保护，具有AES和Flash Lock加密技术；
(3)高可靠性：对高能量粒子轰击具有免疫作用，具有很强的固件错误免疫功能；
(4)上电即行：上电时间非常短，一般只有几十个微秒左右；
(5)低功耗：无论是动态功耗还是静功耗都低于竞争对手，IGLOO最低可达5 ?滋W;
(6)低系统成本：无需配置芯片，小功率电源芯片，无需加密芯片，PCB面积更小。
Fusion系列FPGA内部框架如图1所示。
2 片上系统的实现原理
具体片上系统框图如图2所示。经过心电信号采集传感器采集的心电信号接入12位ADC，ADC将心电模拟信号转换成数字信号被BUF锁存，然后送给Core8051供其采集处理。Core8051中设计算法，将ADC传来的数据转换成VGA可以显示的数据，然后送给VGA驱动模块。
2.1 ADC模块设计
Fution FPGA内含采样精度和转换时间可以灵活配置的AD转换器，为灵活的AD转换方案提供了可能性。作为一种逐次逼近型ADC，这种转换器具有高达600 Ks/s采样率，器件内部具有2.56 V的参考源，误差在12位模式下为±6 LSB，具有自动校准功能。
利用FPGA内部逻辑单元对ADC进行配置：设置ADC精度为12位，参考电压采用幅值为2.56 V精度为1%片内电压源供电，同时FPGA内部的ADC具有Prescaler（预处理器），所以可以灵活地设置采样电压的范围，更进一步保证了AD转换的精确度。ADC初始化工作过程如下：
(1)等待ADCRESET管脚释放无效；
(2)ADCRESET管脚释放无效后，ADC上电自校准；
(3)上电校准后（CALIBRATE=1）,对ACM 进行配置；
(4)配置完成后，通过ADC_START来使ADC工作。
FPGA内部逻辑单元进行ADC的配置和初始化工作，从而控制ADC采样，具体过程如图3所示。
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