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適用於板卡型號：
PGL22G/PGL12G
1. 實驗簡介
本實驗練習使用ADC，實驗中使用的ADC模塊型號為AN706，最大采樣率200Khz，精度為16位。實驗中把AN706的2路輸入以波形方式在HDMI上顯示出來，我們可以用更加直觀的方式觀察波形，是一個數字示波器雛形。
8路200K采樣16位ADC模塊
實驗預期結果
2. 實驗原理
AD7606是一款集成式8通道同步采樣數據采集系統，片內集成輸入放大器、過壓保護電路、二階模擬抗混疊濾波器、模擬多路復用器、16位200 kSPS SAR ADC和一個數字濾波器, 2.5 V基准電壓源、基准電壓緩沖以及高速串行和並行接口。
AD7606采用+5V單電源供電, 可以處理±10V和±5V真雙極性輸入信號, 同時所有通道均以高達200KSPS的吞吐速率采樣。輸入鉗位保護電路可以耐受最高達±16.5V的電壓。
無論以何種采樣頻率工作, AD7606的模擬輸入阻抗均為1M歐姆。它采用單電源工作方式, 具有片內濾波和高輸入阻抗, 因此無需驅動運算放大器和外部雙極性電源。
AD7606抗混疊濾波器的3dB截至頻率為22kHz; 當采樣速率為200kSPS時, 它具有40dB抗混疊抑制特性。靈活的數字濾波器采用引腳驅動, 可以改善信噪比(SNR), 並降低3dB帶寬。
2.1 AD7606時序
AD7606可以對所有8路的模擬輸入通道進行同步采樣。當兩個CONVST引腳(CONVSTA和CONVSTB)連在一起時， 所有通道同步采樣。此共用CONVST信號的上升沿啟動對所有模擬輸入通道的同步采樣(V1至V8)。
AD7606內置一個片內振盪器用於轉換。所有ADC通道的轉換時間為tCONV。BUSY信號告知用戶正在進行轉換， 因此當施加CONVST上升沿時，BUSY變為邏輯高電平， 在整個轉換過程結束時變成低電平。BUSY信號下降沿用來使所有八個采樣保持放大器返回跟蹤模式。BUSY下降沿還表示，現在可以從並行總線DB[15:0]讀取8個通道的數據。
2.2 AD7606配置
在AN706 8通道的AD模塊硬件電路設計中，我們對AD7606的3個配置Pin腳通過加上拉或下拉電阻來設置AD7606的工作模式。
AD7606這款芯片支持外部基准電壓輸入或內部基准電壓。如果使用外部基准電壓，芯片的REFIN/REFOUT需要外接一個2.5V的基准源。如果使用內部的基准電壓。REFIN/REFOUT引腳為2.5V的內部基准電壓輸出。REF SELECT引腳用於選擇內部基准電壓或外部基准電壓。在本模塊中，因為考慮到AD7606的內部基准電壓的精度也非常高（2.49V~2.505V)，所以電路設計選擇使用了內部的基准電壓。
| Pin腳名 | 設置電平 | 說明 |
| REF SELECT | 高電平 | 使用內部的基准電壓2.5V |
AD7606的AD轉換數據采集可以采用並行模式或者串行模式， 用戶可以通過設置PAR/SER/BYTE SEL引腳電平來設置通信的模式。我們在設計的時候，選擇並行模式讀取AD7606的AD數據。
| Pin腳名 | 設置電平 | 說明 |
| PAR/SER/BYTE SEL | 低電平 | 選擇並行接口 |
AD7606的AD模擬信號的輸入范圍可以設置為±5V或者是±10V，當設置±5V輸入范圍時，1LSB=152.58uV；當設置±10V輸入范圍時，1LSB=305.175uV 。用戶可以通過設置RANGE引腳電平來設置模擬輸入電壓的范圍。我們在設計的時候，選擇±5V的模擬電壓輸入范圍。
| Pin腳名 | 設置電平 | 說明 |
| RANGE | 低電平 | 模擬信號輸入范圍選擇：±5V |
AD7606內置一個可選的數字一階sinc濾波器，在使用較低吞吐率或需要更高信噪比的應用中，應使用濾波器。數字濾波器的過采樣倍率由過采樣引腳OS[2:0]控制。下表提供了用來選擇不同過采樣倍率的過采樣位解碼。
在AN706模塊的硬件設計中, OS[2:0] 已經引到外部的接口中，FPGA或CPU可以通過控制OS[2:0]的管腳電平來選擇是否使用濾波器，以達到更高的測量精度。
2.3 AD7606 AD轉換
AD7606的輸出編碼方式為二進制補碼。所設計的碼轉換在連續LSB整數的中間(既1/2LSB和3/2LSB)進行。AD7606的LSB大小為FSR/65536。AD7606的理想傳遞特性如下圖所示：
2.4 程序設計
本實驗顯示部分是基於前面的已有的實驗，在彩條上疊加網格線和波形。
timing_gen_xy模塊完成視頻圖像的坐標生成，x坐標，從左到右增大，y坐標從上到下增大。
| 信號名稱 | 方向 | 寬度(bit) | 說明 |
| clk | in | 1 | 系統時鍾 |
| rst_n | in | 1 | 異步復位，低電平復位 |
| i_hs | in | 1 | 視頻行同步輸入 |
| i_vs | in | 1 | 視頻場同步輸入 |
| i_de | in | 1 | 視頻數據有效輸入 |
| i_data | in | 24 | 視頻數據輸入 |
| o_hs | out | 1 | 視頻行同步輸出 |
| o_vs | out | 1 | 視頻場同步輸出 |
| o_de | out | 1 | 視頻數據有效輸出 |
| o_data | out | 24 | 視頻數據輸出 |
| x | out | 12 | 坐標x輸出 |
| y | out | 12 | 坐標y輸出 |
timing_gen_xy模塊端口
grid_display模塊主要完成視頻的網格線疊加，本實驗將彩條視頻輸入，然后疊加一個網格后輸出，提供給后面的波形顯示模塊使用。
| 信號名稱 | 方向 | 寬度(bit) | 說明 |
| pclk | in | 1 | 像素時鍾 |
| rst_n | in | 1 | 異步復位，低電平復位 |
| i_hs | in | 1 | 視頻行同步輸入 |
| i_vs | in | 1 | 視頻場同步輸入 |
| i_de | in | 1 | 視頻數據有效輸入 |
| i_data | in | 24 | 視頻數據輸入 |
| o_hs | out | 1 | 帶網格視頻行同步輸出 |
| o_vs | out | 1 | 帶網格視頻場同步輸出 |
| o_de | out | 1 | 帶網格視頻數據有效輸出 |
| o_data | out | 24 | 帶網格視頻數據輸出 |
grid_display模塊端口
wav_display顯示模塊主要是完成波形數據的疊加顯示，模塊內含有一個雙口ram，寫端口是由ADC采集模塊寫入，讀端口是顯示模塊。
| 信號名稱 | 方向 | 寬度(bit) | 說明 |
| pclk | in | 1 | 像素時鍾 |
| rst_n | in | 1 | 異步復位，低電平復位 |
| wave_color | in | 24 | 波形顏色，rgb |
| adc_clk | in | 1 | adc模塊時鍾 |
| adc_buf_wr | in | 1 | adc數據寫使能 |
| adc_buf_addr | in | 12 | adc數據寫地址 |
| adc_buf_data | in | 8 | adc數據，無符號數 |
| i_hs | in | 1 | 視頻行同步輸入 |
| i_vs | in | 1 | 視頻場同步輸入 |
| i_de | in | 1 | 視頻數據有效輸入 |
| i_data | in | 24 | 視頻數據輸入 |
| o_hs | out | 1 | 帶網格視頻行同步輸出 |
| o_vs | out | 1 | 帶網格視頻場同步輸出 |
| o_de | out | 1 | 帶網格視頻數據有效輸出 |
| o_data | out | 24 | 帶網格視頻數據輸出 |
wav_display模塊端口
ad7606_sample模塊有符號數轉換為無符號數，最后位寬轉換到8bit。
| 信號名稱 | 方向 | 寬度(bit) | 說明 |
| adc_clk | in | 1 | adc系統時鍾 |
| rst | in | 1 | 異步復位，高復位 |
| adc_data | in | 16 | ADC數據輸入 |
| adc_data_valid | in | 1 | adc數據有效 |
| adc_buf_wr | out | 1 | ADC數據寫使能 |
| adc_buf_addr | out | 12 | ADC數據寫地址 |
| adc_buf_data | out | 8 | 無符號8位ADC數據 |
ad7606_sample模塊端口
3. 實驗現象
- 將AN706模塊插入開發板的擴展口 J8，注意1腳對齊，不要插錯、插偏，不能帶電操作。
- 連接AN706的輸入到信號發生器的輸出，AN706模塊本身沒有焊接SMA插頭，本實驗為了方便，自行焊接了一個SMA插頭。
AN706連接信號源示意圖
1）連接HDMI顯示器，注意：連接的是顯示器，不是筆記本電腦HDMI接口
HDMI接口連接示意圖
2）下載程序，調節信號發生的頻率和幅度，AN706輸入范圍-5V-5V，為了便於觀察波形數據，建議信號輸入頻率200hz到2Khz。觀察顯示器輸出，紅色波形為CH1輸入、藍色為CH2輸入、黃色網格最上面橫線代表5V，最下面橫線代表-5V，中間橫線代表0V，每個豎線間隔是10個采樣點。
