[发明专利]基于FPGA的温度计码到二进制码的编码转换装置和方法

说明书

本发明实施例公开了基于FPGA芯片的温度计码到二进制码的编码转换方法和装置，本发明组合使用FPGA芯片最小资源单位中的基本查找表(LUT)逻辑资源，通过一个逐位移动的窗口将温度计码切分得到多个窗口值，并通过依序排列所述窗口值所对应的真值得到与所述温度计码对应的“one‑hot”码，从而实现“冒泡”纠错。同时，实现“one‑hot”码到二进制码的编码中，编码算法为全局逻辑“或”运算或全局逻辑“与”运算，编码算法的电路实现是通过流水线结构，组合使用FPGA基本查找表(LUT)逻辑资源来完成。本发明对提高FPGA上设计实现的数字处理系统的集成度有重要意义，具有重要的应用价值。

技术领域

本发明属于FPGA数字电路设计领域，具体涉及一种基于FPGA的温度计码到二进制码的编码转换装置和方法。

背景技术

物理量的数字化一般是先由某一种机制将物理量转化为一种中间数字码字，再由数字编码技术将该中间码字转化为二进制码(B：Binary Code)输出。一种常见的中间数字码字是温度计码(TM：Thermometer Code)，将温度计码编码为二进制码(TM2B)是该类数字化转换器的必要组成部分。例如，闪速模拟数字转换器(Flash ADC)，使用电阻链构成2^N-1个等间隔的基准电压，通过2^N-1个比较器同时和输入待转换的模拟电压信号进行比较，比较器输出的结果即构成温度计码。该温度计码有2^N位，表现为连续若干个“1”(可想象为温度计的水银柱)和剩余若干个“0”组成，其中“1”的个数与被转换模拟信号的值成正比。TM2B编码电路的功能就是将上述2^N位的码字编码为N位的二进制码，以方便转换结果的输出和应用。对于实际的数字转换器，电路部件的非理想特性会造成转换输出的中间码字是非理想的温度计码，即“冒泡”现象。例如，理想的温度计状态序列应该为…11110000…，但由于实际电路缺陷的存在，温度计码有可能会出现…11010000…的状态序列，即非理想的温度计码，其中第一个0就是所谓的“冒泡”。实用的TM2B编码电路必须具有一定的冒泡容错功能，以提高转换器的抗噪声和容错能力。

现有的TM2B编码技术多是在ASIC芯片内利用专门设计的电路实现。随着FPGA(现场可编程逻辑阵列：Field Programmable Gate Array)技术的快速发展，基于FPGA集成设计用户特定需求的数据获取和处理系统越来越方便和可行。FPGA作为一种通用的数字技术设计平台越来越重要。由于FPGA芯片是由预先定义好的具有固定结构的逻辑资源组成的，将现有的TM2B编码技术直接转移到FPGA上实现，一般都会造成FPGA逻辑资源的浪费或者是执行效率的降低；前者对有效利用FPGA资源，提高用户特定数字系统的集成度不利，而后者则会造成数字转换器的性能降低。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种基于FPGA芯片的，逻辑资源占用少、编码速度快，并具有足够强的“冒泡”纠错能力的温度计码到二进制码的编码转换装置和方法。

(二)技术方案

本发明的一方面提出一种基于FPGA的温度计码到二进制码的编码转换方法，所述温度计码具有2^N位，所述二进制码具有N位，N为自然数，所述方法包括：通过一个逐位移动的窗口将所述温度计码切分得到2^N个窗口值，所述窗口的位宽为m，m为自然数且2≤m≤2^N，并通过依序排列所述窗口值所对应的真值得到与所述温度计码对应的“one-hot”码；以及将所述“one-hot”码转换为二进制码。

根据本发明的具体实施方式，所有可能的窗口值与对应的真值之间的转换真值表存储于FPGA的逻辑资源LUT中。