作者：数字站
图1 开发环境
Matlab生成二进制波形文件
Matlab对应程序如下所示，200KHz采样率生成2KHz的正弦波，最后将生成的数据以二进制的形式写入waveform_bit.txt文件中。
f1=2000; %频率为2KHz
Fs=200000;%采样频率为200KHz
N=16; %量化位数
%% 产生并量化信号
t=0:1/Fs:1;
s=sin(2*pi*f1*t);%产生2KHz正弦波
s=s/max(abs(s));%归一化处理
Q_s=round(s*(2^(N-1)-1));%16比特量化
%% 绘制时域波形
t=0:1/Fs:100/Fs;t=t*1000; %设置显示数据范围
t_in_s=Q_s(1:length(t));
figure(1);
subplot(111)
plot(t,t_in_s);%显示滤波之前的波形数据
xlabel('时间(ms)');ylabel('幅度(V)');title('2kHz信号时域波形');
%% 将波形数据以二进制形式输出到文件中，便于后续TestBentch读取；
fid=fopen('D:\dome\ad7606\ad7606\matlab\waveform_bit.txt','w');
for i=1:length(Q_s)
B_s=dec2bin(Q_s(i)+(Q_s(i)<0)*2^N,N);
for j=1:N
if B_s(j)=='1'
tb=1;
else
tb=0;
end
fprintf(fid,'%d',tb);
end
fprintf(fid,'\r\n');
end
fprintf(fid,';');
fclose(fid);生成波形如下所示，横坐标的单位忽略，不重要。
图3 生成的二进制文件
工程仿真
Altera开发使用Quartus和Modelsim联合仿真，对应的TestBentch如下所示，使用readmemb函数读取waveform_bit.txt文件中前DATA_NUM个16位二进制数据，然后在busy下降沿后输出，给AD7606八个通道输入相同数据。
`timescale 1 ns/1 ns
//--###############################################################################################
//--#
//--# File Name : test
//--# Designer : 数字站
//--# Tool : Quartus 2018.1
//--# Design Date : 2024.11.3
//--# Description :
//--# Version : 0.0
//--# Coding scheme : UTF-8（If the Chinese comment of the file is garbled, please do not save it and check whether the file is opened in GBK encoding mode）
//--#
//--###############################################################################################
module test();
localparam CYCLE = 20 ;//系统时钟周期，单位ns，默认10ns；
localparam RST_TIME = 10 ;//系统复位持续时间，默认10个系统时钟周期；
reg clk = 'd1 ;//系统时钟，100MHz；
reg rst_n = 'd1 ;//系统复位，高电平有效；
reg busy = 'd0 ;//转换完成指示信号，下降沿有效；
reg frstdata = 'd0 ;//指示采集到的第一个数据；
reg [15 : 0] adc_din = 'd0 ;//AD7606所采集到的十六位数据信号；
wire cs ;//AD7606片选信号，读数据时拉低；
wire rd ;//AD7606读使能信号，读数据时拉低，下降沿时AD7606将数据发送到数据线上，上升沿时可以读出数据；
wire reset ;//AD7606复位信号，高电平有效，每次复位至少拉高50ns；
wire [2 : 0] os ;//AD7606过采样模式信号，默认不使用过采样；
wire convst ;//AD7606采样启动信号，无效时高电平，采样计数器完成时拉低两个时钟；
//待测试的模块例化
top u_top (
.clk ( clk ),//系统时钟，50MHz；
.rst_n ( rst_n ),//系统复位，低电平有效；
.busy ( busy ),//转换完成指示信号，下降沿有效；
.frstdata ( frstdata ),//指示采集到的第一个数据；
.adc_din ( adc_din ),//AD7606所采集到的十六位数据信号；
.cs ( cs ),//AD7606片选信号，读数据时拉低；
.rd ( rd ),//AD7606读使能信号，读数据时拉低，下降沿时AD7606将数据发送到数据线上，上升沿时可以读出数据；
.reset ( reset ),//AD7606复位信号，高电平有效，每次复位至少拉高50ns；
.os ( os ),//AD7606过采样模式信号，默认不使用过采样；
.convst ( convst ) //AD7606采样启动信号，无效时高电平，采样计数器完成时拉低两个时钟；
);
initial begin
forever #(CYCLE/2) clk = ~clk;//生成本地时钟50M
end
//产生复位信号
localparam DATA_NUM = 400;
reg [15:0] stimulus[1:DATA_NUM];
integer Pattern;
initial begin
$readmemb("waveform_bit.txt",stimulus);//从外部TX文件(waveform_bit.txt)读入数据作为测试激励;
Pattern = 1;
#1;
rst_n = 1'b0;
#(CYCLE*RST_TIME);
rst_n = 1'b1;
repeat(20)@(posedge clk);
repeat(DATA_NUM)begin
@(posedge convst);
busy <= 1'b1;
repeat(30)@(posedge clk);
busy <= 1'b0;
@(negedge rd);
adc_din <= stimulus[Pattern];
Pattern <= Pattern + 1;
@(posedge clk);
end
repeat(20)@(posedge clk);//延迟20个时钟周期；
$stop;
end
endmodule为了让readmemb函数正确读取文件，请将waveform_bit.txt文件放到ad7606\quartus\prj\simulation\modelsim这个路径下，如下所示。虽然readmemb函数可以指定路径，但是Modelsim联合仿真会失败，所以直接将文件放在Modelsim指定路径下最保险。
图4 waveform_bit.txt文件存放路径
当Quartus和Modelsim联合设置完成后，打开工程后如下操作，使用Modelsim联合仿真。
图5 联合仿真
首先将modelsim自动加载的信号删除，如下所示。
图6 删除信号
如下所示，依次点击File，Load，Macro File…加载之前保存的波形文件。
图7 加载波形数据
如下所示，选择wave.do波形文件。
图8 打开wave.do文件
然后重新运行仿真文件，如下所示。
图9 重新运行仿真
运行结果如下所示，紫色信号为采集的波形数据，由于8个通道输入相同数据，因此每轮采集数据相同。
图10 整体时序
上电后delay_cnt计数结束后，首先拉高reset八个时钟周期复位ad7606，然后状态机回到空闲状态，且将rst_flag拉高表示已经复位过ad7606了。
图11 复位时序
如下所示，当delay_cnt计数结束且rst_flag为高电平时，之后把convst拉低三个时钟，等待busy下降沿后，产生片选cs和读使能rd信号，在rd上升沿依次读取八个通道的输入数据。
图12 采集数据时序
如下所示，片选cs和读使能rd在rdata_cnt等于2时拉低，在rdata_cnt等于6时拉高，同时采集adc_din的数据。
图13 采集数据
仿真到此结束，有兴趣可以使用matlab生成多组数据，然后在不同通道输入不同波形数据，则可以看到各个通道采集的数据。
注意Vivado版本Test文件的readmemb函数路径必须使用”/”，否则读取数据会失败，如下所示。
图14 波形文件路径
上板测试
工程综合完毕后，如下所示，依次点击tools，Signal Tap Logic Analyzer打开Signal Tap II抓取接口时序。
图15 打开Signal Tap II
开发板接上下载器并且上电后，如下所示，点击Setup，然后加载sof文件并下载。
图16 下载程序
设置convst上升沿作为触发条件，然后点击单次触发，如下所示。
图17 单次触发
采集时序如下所示：
图18 采集数据
如下所示，第一个comvst第一个上升沿在第0个采样点的位置，第二个上升沿在第500个采样点的位置，而采样时钟频率为100MHz，计算可得convst频率为200KHz，也就是采样率200KHz。
图19 采样时序
如下所示，当检测到busy后，开始产生片选和读使能，在读使能的上升沿采集通道转换后的数据。由于开发板的AD7606引脚处于悬空状态，电压大约为1.7V，转换成数字信号的数据为(1.7/5)*2^15 = 11141 = 16’h2B85，与下面采集的数据也大致差不多。
图20 采集数据时序
其余几个通道采集的数据如下，都基本相等，为16’h2EC0左右。
图21 八个通道数据时序
如下所示，使用黄色跳线帽将通道0与GND短接，其余七个通道依旧悬空。
图22 短接通道零引脚
然后Signal Tap II单次采集数据，结果如下所示，通道0采集的数据为0，其余通道采集的数据依旧大致保持不变。
图23 采集数据
接口时序验证结束，可以在公众号后台回复“AD7606并行接口驱动程序“（不包括引号）即可获取工程，包含Quartus和Vivado工程。
文章来源：数字站
