Những DSO trước đó có dùng những con chip bán dẫn để thiết kế và làm chúng đểđiều khiển thì chỉ dùng các PLA (Programmable Logic Devices). Thế nhưng những con chip này có độ tích hợp thấp và không thỏa mãn những như cầu sử dụng ngày càng cần tốc độ cao nên nó dần bị thay thế.
Để có được tốc độ cao để đáp ứng được các yêu cầu ứng dụng và đo các tần số cao thì hiện nay người ta thường dùng các chip FPGA để thực hiện. Chúng được dùng như trái tim của cả hệ thống. Bởi vì chúng có độ tích hợp rất cao như đã trình bày ở
chương 1 nên chúng có thể đảm nhiệm nhiều nhiệm vụvà hơn thế nữa với những tính
năng của nó ta có thể dễ dàng lập trình và cấu hình nó để thực hiện những yêu cầu của
ứng dụng. Chính vì thế chúng ta sẽ giảm được kích thước của mạch bởi tất cả vần đề
điều khiển đều nằm ở con chip FPGA. Để điều khiển các khối khác trong mạch của DSO thì ta có thể chương trình hóa cho FPGA để nó thực hiện nhiệm vụ này. Cũng bời
do chương trình hóa cho FPGA ngày nay rất dễ dàng với các ngôn ngữ như VHDL hay
verilog HDL cùng với các chương trình của Altera. Hơn nữa ngày nay giá thành của FPGA ngày càng giảm mạch và có rất sẵn trên thị trường các linh kiện bán ở Việt Nam.
Dưới đây là các sơ đồ logic của chip FPGA FLEX 8K của Altera
Hình 20:Sơ đồ khối logic của FLEX8K
Ta có thể thấy trên hình vẽ thì các chân I/O đều được bố chí xung quanh chip và chúng được kế nối vào các thanh phần logic và các LUT của chip, chúng hợp thành các cột các hàng và thông qua các mạng kết nối ben trong chip. Và cũng giống như tất
cả các chip FPGA khác nó cung câp những xung nhịp tần số nhanh ở đầu ra và thời
gian nhanh tại nơi lấy đầu vào. Ở đây mỗi LAB(Logic Array Block) là gồm 8 LE (logic element ) cung cấp 4 tín hiệu điều khiển và mỗi tín hiệu điều khiển có thể điều khiển 8 LE. Trong 4 tín hiệu điều khiển của LAB thì trong đó có 2 tín hiệu có thể được sử dụng giống như các clock và 2 tín hiệu còn lại có thể được sử dụng như tín hiều reset và enable.Những tín hiều điều khiển có thể lấy từ tín hiệu đầu vào của ta.
Chip FPGA của Altera là EPF8282A-84, là một trong những dòng chip của họ FLEX 8K. Nó là 1 chip 84 pin PLCC với 68 chân có thể kết nối I/O . Loại này phù hợp với ứng dụng hơn và có những lợi thế mà con chip có thể được lắp để phát triển dễ dàng. Do bản chất của FPGA, chúng có thể hoạt động ở tốc độ nào là phụ thuộc vào việc thiết kế mà chúng thực hiện. Mặc dù chip được chọn là loại có tốc độ chậm nhất
nhưng nó vẫn có khả năng vận hành máy đếm lớn ở mức trên 80MHz. Cũng như tất cả
nguyên lý thiết kế mà FPGA sẽ thực hiện vận hành ở mức 50mHz hay thấp hơn thì nó là đủ.
FLEX 8K là thiết bị cung cấp những ứng dụng rộng rãi như xử lý tín hiệu số, dùng cho những vận hành mà có đường dữ liệu rộng và biến đổi dữ liệu. Trong thiết bị này có những lựa chọn cho giao diện bus, tích hợp các TTL đặc biệt là điều khiển với tốc độ cao. Những sản phẩm mà có số chân lớn có thể tích hợp được tới 32 bộ mutiple trong một thiết bị.
FLEX 8K cung cấp 4 bộ đầu vào chuyên dụng cho việc đồng bộ điều khiển tín hiệu cùng với trở tải lớn. Mỗi chân I/O có kết hợp một thanh ghi trên mặt ngoài của thiết bị. Giống như đầu ra thì thanh ghi cũng có những loại có xung đồng hồ nhanh để đảm bảo việc ra tín hiệu nhanh chóng và chúng có những thiết đặt nhanh vè mặt thời gian. Hầu hết các FLEX 8k được cấu hình cùng với các kiến trúc CMOS SRAM. Nó có thể cấu hình lượng dữ liệu được lưu trữ trong chuẩn công nghiệp. Nó có thể cấu hình việc lưu trữ song song trong hay cấu hình nối tiếp trong các EEPROM hoặc cung cấp những dữ liệu bằng điều khiển hệ thống. Việc cấu hình này có thể cho phép lưu trữ dữ liệu nên tới 32K x 8 bit hoặc lớn hơn trong các EPROM. Hơn nữa chúng có thể lấy
từ RAM của hệ thống để cung cấp những dữ liệu cần thiết cho nó hoạt động
Chúng ta có thể dùng các công cụ phần mềm như MAX+PLUS II hay QUATUS
II để cấu hình chúng theo những ứng dụng mong muốn của người dùng. Để cấu hình
chúng thì tất nhiên chúng ta phải biết một trong những ngôn ngũ là VHDL và Verilog HDL để lập trình mô tả phẩn cứng cần thực hiện.
3.1.5 Giao tiếp với máy tính
Có một số tuỳ chọn cho giao giao tiếp giữa DSO với PC: Serial Port
Parallel Port USB
ISA PCI
Do 1 lượng tương đối lớn dữ liệu được lưu giữ trong DSO, cổng nối tiếp ko được tính đến bởi thời gian yêu cầu để download dữ liệu vào PC ko thể chấp nhận thời gian dài do tốc độ truyền dữ liệu của cổng nối tiếp chậm. USB cũng ko thực tế vì tính phức tạp của nó bởi vì viết chương trình điều khiển cho USB rất phức tạp. Tuy rằng hiện này tất cả các PC đều có cổng USB thế nhưng để cấu hình được USB trong FPGA rất khó. Mặc dù nhanh nhưng cả PCI and ISA đều đòi hỏi sự kết nối bên trong tới PC và
vì thế rất khó để có thể cài đặt và làm cho thiết kế thêm phần phức tạp do phải làm mạch PCI . Cổng song song được chọn vì nó có tốc độ chuyển đổi dữ liệu tương đối cao và dễ dàng để phát triển thiết bị, dễ sử dụng và đang hiện diện trong các máy tính để bàn tuy rằng trong thời gian gần đây có những mày laptop thì không có cổng này
nhưng mà nó vẫn được sử dụng rất rộng rãi do thực hiện đơn giàn, làm cho DSO được
dùng trong nhiều lĩnh vực và cũng có linh cơ đông.Hơn nữa tốc độ truyền của cổng song song có thể chấp nhận được trong thiết kế của úng dụng này.
Để đơn giản và tương thích với thiết kế và nhu cầu sử dụng thì chế độ hai chiều chuẩn được quyết định sử dụng, cái này thì có sẵn từ thời những chip 386 và tương thích với hầu hết các chuẩn có trong máy tính hiện nay. Nó cho phép độ rộng byte chuyển đến hướng khác và có thêm 5 line đầu vào (Status lines) và 4 line đầu ra (Control lines). Với các thiết lập chuẩn và tương thích thì DSO cho phép người sử dụng lựa chọn địa chỉ thích hợp cho cổng song song đặc biệt. Vì chỉ có 3 địa chỉ có thể được sử dụng nên điều này là tương đối dễ dàng. Điều này đặc biệt có ích nếu PC đang sử dụng có nhiều cổng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});