part1：專案簡述
第一， 專案內容與試驗目的。
專案內容：搭建硬體buck平台（開環，平台上包括柵極驅動電路），使用fpga完成資料採集和資料處理，設計乙個fpga數控電源。本次設計，採用的adc型號為ad9200。
試驗目的：
1】 在fpga開發平台上成功執行pid演算法；
2】 熟悉數字設計中的小數處理方式；
3】 利用fpga平台完成閉環訊號處理；
part2：方案設計
這是乙個閉環數模混合系統，fpga主要實現資料獲取和處理，並輸出控制pwm波，容易得到系統的控制框圖如下：
其中，灰色方框為在fpga中處理。整個控制框圖很清晰，輸入目標輸出電壓，通過取樣輸出值並反饋，兩者的誤差值進行pid處理得到控制量輸出，最後送給執行環節生成，目標pwm波，當系統由於干擾失穩時，由於閉環控制，又會快速將系統拉回預定軌道執行。
那麼，要實現上述系統，使用數字設計，需要的主要模組包括：pid模組、adc驅動模組、pwm發生器模組。除此之外，整個系統加入了加法器、乘法器以及打拍器模組。
再介紹之前，先給出系統綜合處的rtl試圖如下：
本系統涉及到訊號處理，羅列出系統中相關的資料關係：
其中，r1=1.1k，r2=9.1k，vin=16v為輸入電壓，duty表示占空比，vfb為分壓電阻中點電壓，vadc為adc模組採集的電壓值（因為使用的adc模組前端添置了相關訊號處理電路，限定了adc模組的採集範圍在0-2v，其輸出資料位寬為8bit）。由此可見，整個系統的運算關係並不複雜，但注意到，上述資料中包含小數，所以說整個系統就是浮點數（小數）系統，那麼自然要涉及到小數處理方式。其次，因為包含pid運算，所以又是有符號數系統。即本系統是乙個有符號小數閉環系統。
由上述rtl試圖知，先由adc模組獲取到輸出電壓值，但這其中需要作電壓轉換（式1可知），得到實際電壓值後，送入pid模組進行運算，進而得到控制量輸出，本設計將控制量直接作為對映到duty上，即利用duty=duty0+ctrl_out，duty0是上一週期的占空比，經過一次pid運算後，疊加上ctrl_out得到新的占空比，再利用duty0=duty如此迭代，知道整個系統穩定。
本次設計工作在modelsim下作了**，最終系統的**波形如下：
從中可以看到，adc_reg為採集到的電壓值（即上文中說的vadc），具體地，本次設計中使用的adc模組，當輸入為0時，adc採集到電壓為1v，所以實際中，當輸出vout=5v時，轉換到adc採集到的電壓值約為1.107843v，轉換為8bit資料為141。上述**為目標輸入為8192（2*4096，即目標電壓2v），經過上述系統之後，adc採集到的電壓約為134，因為vout每變化1v，對映到adc採集的電壓值，就變化128*(1.1/51)=2.76，則輸出vout=2v時，**結果6與實際2.76*2=5.52相近。此外，由adc_reg的波形可知，曲線的變化趨勢符合pid調節規律，最終穩定下來能夠反映實際buck電路的輸出情況。
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