Ultrascale FPGA System Management Wizard 配置指南：温度电压监测

详见 PG185 Table 2-1。

注意：AXI4-Lite 地址为 13 位，映射至 SYSMON 8 位寄存器时需左移 2 位（放大 4 倍），具体见 PG185 Table 2-3。

IP 核配置步骤

以监测温度和电压为例，使用 AXI4-Lite 输出。

1. 基础设置 (Basic)

• Startup Channel Selection：
  • Single Channel：仅监测单一通道（如芯片温度）。
  • Channel Sequencer：顺序采样多个通道（推荐复杂应用）。
• Sequencer Mode：
  • Continuous：连续采样（适合实时监测）。
  • Event：事件触发采样。
• Channel Averaging：建议开启（如 16 次平均），可降低噪声，提高稳定性。
• DRP Timing Options：默认即可，DCLK 频率通常设为 100 MHz，ADC 转换率约 200 KSPS。

2. 警报与基准配置

• Reference Used by SYSMON：选择 Internal（内部参考）或 External。Internal 适用于大多数场景，精度受限于片上电源。
• 温度警报：设置 Trigger（触发阈值）和 Reset（恢复阈值），避免抖动。
• 电压警报：分别设置 Lower（下限）和 Upper（上限）。

3. 外部通道 (External Channels)

如需采集 VP/VN 外部信号：

• 启用 External Multiplexer。
• 根据需求开启对应通道 Enable。
• 若需平滑数据，开启 Average Enable。
• Bipolar 模式仅在采集正负电压时启用。

数据处理与转换

1. 数据精度

ADC 转换结果以 16 位精度存储于寄存器中。由于处理器总线通常为 32 位，硬宏寄存器数据位于 32 位总线的低 16 位。

2. 转换公式

读取原始数据后，需按以下逻辑转换为物理值：

温度计算 (Temperature ADC)

1. 确认 FPGA 架构（Ultrascale 选用 SYSMON1）。
2. 确认参考电压源（Internal 或 External）。
3. 确定精度位数（10 位或 16 位）。
4. 套用对应公式（UG580 公式 2-7）。

电压计算 (Voltage ADC)

1. 确认衰减系数（通常为 3，特殊情况为 6）。
2. 确定精度位数。
3. 套用对应公式（UG580 公式 2-15）。

验证与调试

1. 仿真验证

配置完成后，可直接打开 IP 示例工程进行仿真，观察选定通道的 ADC 转换结果输出序列。

2. 上板调试

• Dashboard：连接设备后，利用 Xilinx 官方 Dashboard 实时查看芯片内部数据，作为对照基准。
• ILA 抓取：通过 ILA 抓取温度寄存器（地址 'h0400）数据。待复位完成且 Valid 有效时读取，经公式计算可得实际温度（例如 26.94°C），应与 Dashboard 读数一致。