無線智能虛擬示波器的硬件設計.pdf

1、電子行業(yè)日新月異并且保持蓬勃發(fā)展，其帶動測試儀器設備不斷改進，同時對測試儀器設備的需求也在不斷提高。其中，提升性能指標是測試儀器的總體發(fā)展趨勢，但日趨復雜的測試環(huán)境與特殊的測試對象對測試儀器的功能多樣性也提出了新的要求。本文詣在研究數字存儲示波器功能多樣性拓展，以數字存儲示波器采集架構為基礎加入Wi-Fi無線數據交互通道以及基于虛擬儀器概念的模塊化設計，同時充分利用當今智能移動設備的高性能表現(xiàn)，通過移動智能設備實現(xiàn)本系統(tǒng)的顯示、人機交互

2、、數據計算等功能。從而改善示波器的人機交互體驗，同時實現(xiàn)信號采集與人機交互的分離，提高系統(tǒng)便攜性，進而達到在相對危險和復雜環(huán)境下信號測量的目的。本文結合“無線智能虛擬示波器”項目展開研究，主要內容包括：
　　1、硬件系統(tǒng)小型化與低成本設計。從器件選型、應用電路搭建到印制電路板的布局與布線均圍繞小型化和低成本需求。同時平衡設計需求與實現(xiàn)成本之間的沖突，合理地對系統(tǒng)成本進行控制。
　　2、硬件系統(tǒng)低功耗設計。從系統(tǒng)工作狀態(tài)劃分入

3、手，對系統(tǒng)功能模塊進行供電控制，對處在非工作狀態(tài)下的模塊進行靜默。同時，針對模數轉換器與FPGA（field progarmable gate array）制定低功耗工作策略，從而最大限度地降低無用功耗并提升器件的工作效率。
　　3、硬件系統(tǒng)模塊化設計。其基于虛擬儀器概念，并通過對系統(tǒng)硬件進行功能模塊劃分同時定義模塊接口形式來實現(xiàn)。模塊化設計使整個系統(tǒng)更加靈活，即可通過模塊更替實現(xiàn)功能特性以及性能參數的改變，也減小系統(tǒng)設計成本并提

4、高硬件的可復用性。
　　4、數據交互方式設計。本文對采集模塊與通信模塊之間數據交互設計進行了詳細介紹。針對傳輸速率低和偶發(fā)傳輸錯誤的問題，提出一種定制通信總線時序，同時以有限狀態(tài)機的模式實現(xiàn)讀寫狀態(tài)的切換，從而改善上述問題。
　　通過對無線智能虛擬示波器測試驗證可知，其具有雙通道250MSPS實時采樣率，模擬帶寬為100MHz，無線數據交互速率可達3.4MB/s。同時可以實現(xiàn)邊沿觸發(fā)、脈寬觸發(fā)以及數字觸發(fā)，在鋰電池供電下可實