任意波形發(fā)生器USB程控系統(tǒng)設計與實現(xiàn).pdf

1、任意波形發(fā)生器是一種用于產生各種數(shù)據(jù)信號的儀器，作為仿真、激勵的信號源廣泛用于電子電路、工業(yè)控制、科學研究以及系統(tǒng)的測試中。隨著電子測量領域的發(fā)展以及儀器控制技術的逐漸成熟，程控系統(tǒng)已經成為一種必然的發(fā)展趨勢。程控系統(tǒng)可以根據(jù)指定的程控命令，改變儀器內部相應的工作狀態(tài)，既節(jié)約了生產成本又提高了儀器適用范圍和靈活性，越來越受到用戶和廠商的重視;但是在此類系統(tǒng)的研究過程中也帶來了諸如接口選擇與設計、計算機與儀器之間的交互等一系列問題。

2、>　　 本文研究目的在于設計一種基于USB接口的程控系統(tǒng)，此系統(tǒng)采用的接口有別于串口、并口等較為常用的數(shù)據(jù)接口，具有傳輸速度快、支持熱插拔和即插即用等優(yōu)點。
　　 本系統(tǒng)使用基于FPGA的雙DDS電路結構任意波形發(fā)生器作為系統(tǒng)應用背景，以通用串行總線USB作為研究對象，深入研究了USB2.0協(xié)議及其設計方法。采用完全的中斷驅動結構為主控芯片ISP1362設計了固件程序，針對Windows平臺傳統(tǒng)驅動程序中同時要處理硬件和驅動程

3、序與操作系統(tǒng)內核間交互而帶來的內核復雜性難題，提出基于WDF框架模型的USB設備驅動程序設計方法，分離了驅動程序與操作系統(tǒng)內核，降低了驅動程序對操作系統(tǒng)內核的影響。為實現(xiàn)應用程序與設備之間的交互，采用設備接口命名方案建立計算機與設備之間的通信通道。通過對同步、異步兩種I/O模型各自特點的理解，同時在對比研究了觸發(fā)設備內核對象、觸發(fā)事件核心對象、異步過程調用APCs三種典型的異步I/O模型設計方法的基礎上，提出了使用IOCP設計異步I/O

4、模型的方法，提高了系統(tǒng)的效率。
　　 本系統(tǒng)實現(xiàn)了AWG標準波程控以及任意波程控的功能。根據(jù)程控可編程儀器標準命令集SCPI設計了AWG標準波的程控命令，通過集成于AWG中的SCPI解析模塊完成了設備對于程控命令的實時解析，實現(xiàn)了標準波程控;以SRAM作為系統(tǒng)軟件存儲器，將波形數(shù)據(jù)封裝成Zip形式的文件存儲于Flash存儲器中，通過RAM數(shù)據(jù)輸入接口將任意波的波形數(shù)據(jù)從Flash中取出寫入DDS的波形存儲器，生成指定的任意波，實