Xilinx 7series XADC使用

在Xilinx 系列的FPGA中，Artix-7，Kintex-7，Virtex-7，包括ZYNQ7000，都包含一个内置的XADC，我们可以通过这个内置的XADC，来进行一些精度不高的电压采集。

1.XADC的简介

XADC为一个12bit ,1MSPS采样速率的内置ADC。共包含16个采集通道和一个差分采集通道。它的基准源可以通过外部基准和内部基准来实现，它对外的DRP（ dynamic reconfiguration port ）接口，可以通过JTAG或者内部读取来通信。
框图如下所示：

2.硬件电路使用

XADC需要一个基准，如果使用内部基准，直接将VREFP和VREFN连接到AGND即可，如果需要外部基准，则需要外接基准源来实现。
电路链接的话，直接通过分压来输入，因为模拟通道输入是一个高阻抗输入，可以分压后再通过滤波，分压后输入模拟通道的电压不能超过1V。如下图所示：

3.代码实现

其实通过图1XADC的结构可以看到，它内部是由2个ADC结构的，每个ADC是16路输入。第一个ADC主要是采集一些FPGA的内部信息，包括核心电压、辅助电压、温度，VPVN的差分输入、参考源等，第二个ADC才是接出来供用户使用的16路模拟输入。
原语中定义了一个5bit的channel，来选择通道，通道分配如下图所示：

代码的话，参考ug480的例程代码，通过XADC的原语来实现，简单的读了几个通道的值，包括核压、辅助电压、温度、通道1和通道2的值。

抓取的数据如下：

根据上图，计算方式有3种：

• 温度计算：
  
  根据我们采集的码值，温度的数据为a382，取高12位，即a38，对应的十进制为2616，根据手册公式计算为48.7度。

• 电源电压计算：
  
  这部分不包括采集的电压，只包括FPGA的内部电源。根据我们采集的核心电压为54d9，取高12位54d，转化为10进制后计算为0.993V。核心电压97cb,取高12位，97c，转化为10进制计算为1.778V.

• 采集电压计算：
  采集电压的话，我们也说过了，最大输入FPGA的电压为1V，1V对应12位ADC，即1 LSB = 1V / 4096 = 244 μV，所以直接用采集的码值乘以244uV即可。
  比如上图通道1采集的是dae4，取高12位dae，转化为10进制乘以244uV是0.854V。根据下图我的分压，0.854X14=11.9V.
  

4.注意事项：

• 一个FPGA内部只有一个ADC模块。使用MIG控制器的时候，在生成MIG控制器的过程中有一个选项提示是否使能XADC，如果使能了，就不能再在其他模块用这个XADC模块，否则会产生冲突。
• XADC还可以通过IP核实现。
• 在第一张图我们也看到了，XADC可以通过DRP接口与JTAG进行通信，所以我们在连着JTAG的时候，也是可以直接看到XADC的数据的。如下图：
  

以上，本人对XADC简单应用的部分心得，详细使用及标准以UG480官方文档为准。