基于SOPC的數(shù)字存儲(chǔ)示波器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、基丁SOPC的數(shù)字存儲(chǔ)示波器的研究與設(shè)計(jì)摘要數(shù)字存儲(chǔ)示波器作為測(cè)量工具被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，與傳統(tǒng)的模擬示波器相比，它具有許多優(yōu)點(diǎn)，并有逐步取代模擬示波器的趨勢(shì)。目前，國外在數(shù)字存儲(chǔ)示波器領(lǐng)域的技術(shù)已非常成熟，并占領(lǐng)了絕大部分的國內(nèi)市場(chǎng)份額，而國內(nèi)數(shù)字存儲(chǔ)示波器的研制尚處于起步階段。但近些年來，國內(nèi)許多研究單位與高校加大了對(duì)數(shù)字存儲(chǔ)示波器的研究力度，且取得了很大的進(jìn)步，所設(shè)計(jì)的數(shù)字示波器的性能有了明顯的提高。本文首先介紹了模擬示波器與數(shù)

2、字示波器的的原理與特點(diǎn)，以及數(shù)字存儲(chǔ)示波器的主要技術(shù)指標(biāo)，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀；同時(shí)介紹了SOPC技術(shù)的相關(guān)知識(shí)。其次，本文設(shè)計(jì)的數(shù)字存儲(chǔ)示波器為雙通道輸入，采用了SOPC技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，給出了具體設(shè)計(jì)方案及硬件與軟件設(shè)計(jì)。(1)整個(gè)數(shù)字存儲(chǔ)示波器系統(tǒng)由信號(hào)采集、數(shù)據(jù)處理、用戶交互等部分組成；所使用的CPU使用嵌入于FPGA的NiosII軟核處理器，代替了傳統(tǒng)的FPGAMCU模式；用這種CPU控制整個(gè)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的處理、人機(jī)交互、以及利

3、用Avalon總線與外設(shè)接口等進(jìn)行通信等。(2)整個(gè)數(shù)字存儲(chǔ)示波器系統(tǒng)中的數(shù)字電路部分主要由FIFO、觸發(fā)電路、峰值檢測(cè)電路、時(shí)基電路、硬件測(cè)頻電路、兩通道采集數(shù)據(jù)的加／減運(yùn)算等組成。(3)數(shù)字存儲(chǔ)示波器系統(tǒng)的最高采樣率達(dá)100MSPS，采用實(shí)時(shí)采樣方式，實(shí)時(shí)帶寬為20MHz，波形輸出通過LCD顯示屏顯示。(4)通過按鍵的方式實(shí)現(xiàn)了參數(shù)調(diào)節(jié)，以及功能切換。功能切換主要有：正常采樣、峰值檢測(cè)、兩通道an／減運(yùn)算顯示、單通道顯示、雙通道顯示

4、；參數(shù)調(diào)節(jié)包括：觸發(fā)電平、時(shí)基、垂直靈敏度、波形中心線顯示位置(即實(shí)現(xiàn)波形上下移動(dòng))等。最后，本文討論了對(duì)數(shù)字存儲(chǔ)示波器的測(cè)試方案，并對(duì)測(cè)試的內(nèi)容、數(shù)據(jù)的記錄與分析等進(jìn)行了討論。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文對(duì)數(shù)字存儲(chǔ)示波器的硬件與軟件設(shè)計(jì)方案合理可行，基本達(dá)到了所要求的性能指標(biāo)。關(guān)鍵字：數(shù)字存儲(chǔ)示波器；SOPC；FPGA；NiosII軟核處理器基于SOPC的數(shù)字存儲(chǔ)示波器的研究與設(shè)計(jì)oftheDSOsysteminclude：normalsamp

5、leacquisition，peakacquisition，signalordualchanneldisplaying，addoperationorsubtractiondisplayingTheparametersbeingchangedinclude：triggerlevel，timebase，verticaldefectioncoefficient，waveformmovingupordown，etcLastlythetestin

6、gmethodofDSOisreviewed，andthetestingdatafortheDSObeingdesignedinthispaperisrecordedandanalyzedTheexperimentalresultsindicatethatthedesignsofhardwareandsoftwarearefeasibleandtheexpectedfunctionsandperformancesCanbeobtaine