MICROCHIP AN4682 Polar Fire FPGA 温度和电压tag电子传感器
产品信息
规格：
- 产品名称：PolarFire FPGA 温度和电压tag电子传感器
- 特点：温度和体积tage 传感器报告芯片温度和体积tag器件电源轨以数字形式连接到 FPGA 结构
- 实现：4通道ADC
产品使用说明
1. 运行演示
要使用基于 UART 的应用程序 (GUI) 运行突出显示 PolarFire TVS 功能的演示，请按照以下步骤操作：
- 确保您拥有“设计要求”部分中列出的所需硬件和软件。
- 下载演示设计 file来自提供的链接。
- 按照中所示在主机 PC 上安装 Libero SoC web此设计的网站。
- 打开 Libero 设计即可查看最新的更新和配置。
- 根据提供的说明对演示设计进行编程。
2.设计要求
在运行演示之前，请确保您拥有以下硬件和软件：
| 要求 | 操作系统 | 硬件 | 软件 |
|---|---|---|---|
| 版本 | 64 位 Windows 7、8 或 10 | PolarFire 评估套件 (MPF300-EVAL-KIT) | Libero SoC、ModelSim、FlashPro Express |
3. 先决条件
在开始演示之前，请确保：
- 下载演示设计 file来自提供的链接： 下载链接
- 通过提供的安装链接在主机 PC 上安装 Libero SoC。
- 确保您拥有 Libero SoC 安装包中包含的最新版本的 ModelSim、Synplify Pro 和 FTDI 驱动程序。
4. 演示设计
TVS 设计的顶层框图包括 TVS 的所有四个启用通道，用于监控芯片温度和电压tag电子导轨。 Fabric 逻辑捕获 TVS 通道输出并通过 CoreUART IP 将它们发送到 UART IF。
常问问题
- 问：PolarFire FPGA 中 TVS 功能的用途是什么？
- 答：TVS 功能报告芯片温度和体积tage 以数字形式向 FPGA 结构提供设备电源轨。
- 问：TVS 使用多少个频道？
- 答：TVS 是使用 4 通道 ADC 实现的。
介绍
每个 PolarFire 设备都配备了温度和体积tage 传感器 (TVS)。 TVS 报告管芯温度和体积tage 以数字形式向 FPGA 结构提供设备电源轨。
TVS使用4通道ADC实现，通道信息给出如下：
- 通道0—1V音量tag供应
- 通道1—1.8V音量tag供应
- 通道2—2.5V音量tag供应
- 通道 3—模具温度
TVS 输出一个 16 位编码值，代表 voltage或温度以及相应的通道号。温度和体积tag电子信息被转化为标准温度和体积tage 值。欲了解更多信息，请参阅 PolarFire FPGA 和 PolarFire SoC FPGA
PolarFire FPGA 温度和体积tag电子传感器
该演示使用基于 UART 的应用程序 (GUI) 重点介绍了 PolarFire 的 TVS 功能。该演示设计不断将数据从 TVS 通道泵送至 UART，并显示在 GUI 上。该演示设计还展示了如何模拟 PolarFire 设备的 TVS 功能。
可以使用以下选项之一对演示设计进行编程：
- 使用作业 file：使用作业对设备进行编程 file 与设计一起提供 files，参见 4. 附录
- 使用 FlashPro Express 对设备进行编程。
- 使用 Libero SoC：要使用 Libero SoC 对器件进行编程，请参阅 2. Libero 设计流程。修改演示设计时使用此选项。
设计要求
下表列出了此演示设计的硬件和软件要求。
表 1-1。设计要求安全用户指南。
重要提示：本文档中显示的 Libero SmartDesign 和配置屏幕截图仅供说明之用。打开Libero设计查看最新更新
先决条件
开始之前：
用于演示设计 filel 下载链接：
www.microchip.com/en-us/application-notes/AN4682
下载并安装 Libero SoC（如 webLibero SoC 安装链接 最新版本的 ModelSim、Synplify Pro 和 FTDI 驱动程序包含在 Libero SoC 安装包中。
演示设计
下图显示了 TVS 设计的顶层框图。设计中启用了 TVS 的所有四个通道，以监控芯片温度和电压tag电子导轨。 Fabric 逻辑捕获 TVS 通道输出并通过 CoreUART IP 将它们发送到 UART IF
GUI 接收每个通道的 TVS 值并解码以显示它们，如下所述：
模具温度
温度通道的 16 位输出值以开尔文表示，并且可以如下表所列进行解码。对于前amp例如，温度通道的输出值 0x133B 表示 307.56 开尔文。
表 1-2。温度通道值解码
卷tage
仅当 VALID 输出置为有效时，VALUE 和 CHANNEL 输出中的数据才有效。当通过取消断言相应的通道使能输入来禁用通道时，即使断言有效输出，输出上存在的通道数据也无效。卷tage 通道的 16 位输出值以毫伏 (mV) 表示，并且可以如下表所列进行解码。对于前amp乐，卷tage通道的输出值0x385E意味着1803.75 mV。
设计实施
下图显示了 TVS 演示设计的 Libero SoC 软件设计实现。
顶层设计包括以下组成部分：
- TVS_IP_0 宏
- 核心_UART_0
- TVS_to_UART_0 逻辑
- 时钟_gen_0
- INIT_MONITOR_0 和 PF_RESET_0
TVS_IP_0 宏
下图显示了 TVS 接口配置器。
GUI 通过转换开尔文值以摄氏度显示芯片温度。 摄氏值 = 开尔文值 – 273.15
TVS_to_UART_0
TVS 到 UART 逻辑捕获温度和音量tage 来自 TVS 宏的值并将数据发送到 Core_UART_0。
时钟_gen_0
CCC 配置为生成 100 MHz 时钟。
仿真流程
TVS 仿真模型根据 .mem 中给出的读取指令更新 TVS 宏输出 file 或.txt file。 这 file 必须将名称传递给仿真模型，以便 TVS 输出进行切换。 用于存储 .mem 的参数 file 名称称为“TVS_MEMFILE”。 添加以下vsim命令以传递 file 姓名
.mem file 包含模拟时间，后跟当时四个 ADC 通道的数字值（16 位）。即使不使用通道，也需要一个值。该值可以为 0。仿真从所有通道输出均为 0 开始。该模式可以在 .mem 中重复多次 file 反映通道输出的几个值。 内存的内容 file 限制为 256 行。
模拟设计
Libero 项目包括一个模拟 TVS 模块的测试台。测试平台使用 CoreUART IP 捕获所有四个 TVS 通道值。四个通道的数字值通过 .mem 传递 file.
仿真设置
执行以下步骤来传递.mem file 对于模拟：
- 打开 Libero SoC 项目设置（项目 > 项目设置）。
- 选择“模拟”选项下的“Vsim”命令。进入
-gTVS_MEMFILE=“附加选项”字段中的“tvs_values.mem”，然后单击“保存”。作为amp文件 tvs_values.mem file 在模拟文件夹中提供。 .mem file 必须在 Libero 项目的模拟文件夹中可用。 tvs_values.mem file 在不同的时间实例捕获 TVS 块的 16 位数字输出。
执行以下步骤来模拟设计：
- 在“设计流程”选项卡中，右键单击“验证预综合设计”下的“模拟”，然后选择“交互式打开”。
图 1-5。设计流程模拟
仿真完成后出现“Wave”窗口，如下图所示。由于所有四个通道均已启用，TVS 电路在 VALUE 输出上输出给定时间点的四个通道的值以及 CHANNEL 输出上的通道编号。仅当 VALID 输出置为有效时，VALUE 和 CHANNEL 输出上的数据才有效。从模拟结果中观察到以下几点：
- 使能通道进行转换后，TVS 块需要 390 微秒才能完成转换。
- 每个通道都有 410 微秒的转换延迟。
- 转换速率等于 1920 微秒，与 TVS 配置器中设置的转换速率相同。
- TVS 模块根据 tvs_values.mem 中给出的值生成输出值 file.
下图显示了 ModelSim Pro ME Wave 窗口的 UI。
关闭 ModelSim Pro ME 和 Libero 项目。
自由人设计流程
本章描述了 demo 设计的 Libero 设计流程。 Libero 设计流程包括以下步骤：
- 合成
- 布局布线
- 验证时间
- 产生比特流
- 运行程序操作
下图显示了“设计流程”选项卡中的这些选项
合成
执行以下步骤来综合设计
- 在“设计流程”窗口中，双击“综合”。合成成功后会出现绿色对勾，如图2-1所示。
- 右键单击合成并选择 View 报告给 view 综合报告和日志 file在“报告”选项卡中。
布局布线
- 在“设计流程”窗口中，双击“布局和布线”。
布局布线成功后，会出现绿色对勾，如图2-1所示。 - 右键单击“放置和布线”并选择 View 报告给 view 地点和路线报告和日志 file在“报告”选项卡中。
验证时间
要验证时序，请执行以下步骤：
- 在“设计流程”窗口中，双击“验证时序”。当设计成功满足时序要求时，会出现绿色勾号，如图 2-1 所示。
- 右键单击验证计时并选择 View 报告给 view 验证时序报告和日志 file在“报告”选项卡中。
生成 FPGA 阵列数据
要生成 FPGA 阵列数据，请在“设计流程”窗口中双击“生成 FPGA 阵列数据”。 FPGA阵列数据生成成功后，会显示绿色勾号，如图2-1所示。
产生比特流
执行以下步骤生成比特流：
- 从“设计流程”选项卡中双击“生成比特流”。
码流生成成功后，会出现绿色勾号，如图2-1所示。 - 右键单击“生成比特流”并选择 View 报告给 view 对应的日志 file 在“报告”选项卡中。
运行程序操作
生成比特流后，必须对 PolarFire 设备进行编程。执行以下步骤对 PolarFire 设备进行编程：
- 确保在电路板上设置了以下跳线设置。
- 将电源线连接到电路板上的 J9 连接器。
- 将 USB 电缆从主机连接到电路板上的 J5（FTDI 端口）。
- 使用 SW3 滑动开关为开发板供电。
- 从 Libero > Design Flow 选项卡中双击 Run PROGRAM Action。
- 烧录成功后，会出现绿色对勾，如图2-1所示。
运行演示
本章介绍安装和使用图形用户界面 (GUI) 来运行 TVS 演示。 PolarFire TVS 演示应用程序是一个简单的 GUI，在主机 PC 上运行以与 PolarFire 设备进行通信。
执行以下步骤来安装 GUI：
- 提取 mpf_an4682_v2022p1_eval_df.rar 的内容 file。从 mpf_an4682_v2022p1_eval_df\GUI\TVS_Monitor_GUI_Installer 文件夹中，双击 setup.exe file.
- 按照安装向导上显示的说明进行操作。安装成功后，TVS_Monitor_GUI 将出现在主机 PC 桌面的“开始”菜单中。
执行以下步骤来运行 TVS 演示：
- 从“开始”菜单中，单击 TVS_Monitor_GUI 以启动应用程序。 确保板已连接并选择了适当的日志文件夹。
- 单击“连接”。连接成功后，GUI 会显示温度和容量tage 值。日志 file 是用时间 st 创建的amp 在 file 日志文件夹位置的名称。默认情况下，日志文件夹指向“支持”File安装目录中的 s 文件夹。用户可以在连接到开发板之前修改日志文件夹位置。重要提示：确保日志文件夹不是系统限制的位置。在这种情况下，用户必须以管理员权限启动 GUI（右键单击并以管理员身份运行）。
- 每个通道的上限、下限和记录的最小变化可在 setup.ini 中配置 file. 通道值记录在日志中 file 如果变化超过 setup.ini 中指定的“min var”值 file。下图为标准温度和体积tag通道 0 (1.05 V) 的 e 值。 该图对应于通道 0 的值。同样，选择其他通道并 view 它们相应的值和图。
重要的： GUI 使用“延迟 (ms)”字段中输入的延迟来更新 TVS 通道值。
附录 1：使用 FlashPro Express 对器件进行编程
本章介绍如何使用 .job 编程对 PolarFire 设备进行编程 file 使用 FlashPro Express。 工作 file 可在以下设计 files 文件夹位置：mpf_an4682_v2022p1_eval_df\Programming_Job
执行以下步骤对设备进行编程：
- 确保单板上的跳线设置与表 2-1 中列出的相同。重要提示：进行跳线连接时必须关闭电源开关。
- 将电源线连接到电路板上的 J9 连接器。
- 将 USB 电缆从主机连接到电路板上的 J5（FTDI 端口）。
- 使用 SW3 滑动开关为开发板供电。
- 在主机 PC 上，启动 FlashPro Express 软件。
- 单击“新建”或从“项目”菜单中选择“从 FlashPro Express Job 新建作业项目”以创建新作业项目，如下图所示。
- 在来自 FlashPro Express 作业的新建作业项目对话框中输入以下内容：
- 编程工作 file：点击浏览，导航到.job所在的位置 file 位于，然后选择 file。默认位置是： \mpf_an4682_v2022p1_eval_df\Programming_Job。
- FlashPro Express 作业项目位置：单击浏览并导航到要保存项目的位置。
- 单击确定。 所需的编程 file 被选中并准备在设备中进行编程。
- FlashPro Express 窗口如下图所示。确保程序员字段中出现程序员编号。如果没有，请检查板连接并单击刷新/重新扫描编程器。
- 单击 RUN 对设备进行编程。当设备编程成功后，会显示 RUN PASSED 状态，如下图所示。请参阅 3. 运行演示来运行 TVS 演示。
- 关闭 FlashPro Express 或在“项目”选项卡中单击“项目”选项卡中的“退出”。
附录 2：运行 TCL 脚本
设计中提供TCL脚本 fileTCL_Scripts 目录下的 s 文件夹。如果需要，可以将设计流程从设计实施复制到工作中 file 一代。
执行以下步骤来运行 TCL：
- 启动自由人软件
- 选择项目 > 执行脚本…。
- 单击浏览并从下载的 TCL_Scripts 目录中选择 script.tcl。
- 单击运行。
成功执行 TCL 脚本后，将在 TCL_Scripts 目录中创建 Libero 项目。有关 TCL 脚本的更多信息，请参阅 mpf_an4682_v2022p1_eval_df/TCL_Scripts/readme.txt。有关 TCL 命令的更多详细信息，请参阅 Tcl 命令参考指南。有关运行 TCL 脚本时遇到的疑问，请联系技术支持。
修订历史
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- 印度 – 班加罗尔
- 电话：91-80-3090-4444
- 印度 - 新德里
- 电话：91-11-4160-8631
- 印度 – 浦那
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- 日本 – 东京
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- 韩国——大邱
- 电话：82-53-744-4301
- 韩国 – 首尔
- 电话：82-2-554-7200
- 马来西亚 – 吉隆坡
- 电话：60-3-7651-7906
- 马来西亚 – 槟城
- 电话：60-4-227-8870
- 菲律宾 – 马尼拉
- 电话：63-2-634-9065
- 新加坡
- 电话：65-6334-8870
- 台湾 – 新竹
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- 台湾 – 高雄
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- 台湾 – 台北
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- 泰国 – 曼谷
- 电话：66-2-694-1351
- 越南——胡志明
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- 奥地利 - 韦尔斯
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- 芬兰 – 埃斯波
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- 法国——巴黎
- Tel: 33-1-69-53-63-20
- Fax: 33-1-69-30-90-79
- 德国——加兴
- 电话：49-8931-9700
- 德国 – 汉
- 电话：49-2129-3766400
- 德国——海尔布隆
- 电话：49-7131-72400
- 德国——卡尔斯鲁厄
- 电话：49-721-625370
- 德国——慕尼黑
- Tel: 49-89-627-144-0
- Fax: 49-89-627-144-44
- 德国——罗森海姆
- 电话：49-8031-354-560
- 以色列 – 拉阿纳纳
- 电话：972-9-744-7705
- 意大利——米兰
- 电话：39-0331-742611
- 传真：39-0331-466781
- 意大利——帕多瓦
- 电话：39-049-7625286
- 荷兰 – Drunen
- 电话：31-416-690399
- 传真：31-416-690340
- 挪威 – 特隆赫姆
- 电话：47-72884388
- 波兰 – 华沙
- 电话：48-22-3325737
- 罗马尼亚 - 布加勒斯特
- Tel: 40-21-407-87-50
- 西班牙 – 马德里
- Tel: 34-91-708-08-90
- Fax: 34-91-708-08-91
- 瑞典——哥德堡
- Tel: 46-31-704-60-40
- 瑞典——斯德哥尔摩
- 电话：46-8-5090-4654
- 英国 – 沃金厄姆
- 电话：44-118-921-5800
- 传真：44-118-921-5820
文件/资源
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MICROCHIP AN4682 Polar Fire FPGA 温度和电压tag电子传感器 [pdf] 使用说明书 AN4682 Polar Fire FPGA 温度和电压tage 传感器、AN4682、Polar Fire FPGA 温度和音量tage 传感器、FPGA 温度和电压tage 传感器、温度和体积tage 传感器，体积tag电子传感器 |