基于FPGA的数字存储示波器设计
基于FPGA的交错采样数字存储示波器设计
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｎｔ ｒ ｅ ｖ ｄ ｓ ｍ ｐ ｉ ｉ ｉａ ｔ ｒ ｇ ｓｇ ｆ ｉ ｅ ｌ ａ ｅ ａ ｌｎｇ ｄ ｇ ｔ ｌｓ ｏ ａ ｅ ｏ ｃ ｌｏ ｃ ｐｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｓ ｉｌ ｓ ｏ ａ ｅ ｎ ＦＰＧＡ
Ｈｕ ｎ ｎ Ｌ ｉ ｉ ａ ｇＸｉ ｅ ａ Ｊ
采 样 可 较好 地 提 高 实 时 采 样 速 度 ， 统 具 有 较 高 性 能 指 标 ， 自制 通 用 示 波 器 及 其 应 用 方 面 有 较 好 的 参 考 价 值 。 系 在
关键 词 ：交 错 采 样 ； 储 示 波 器 ； 时 采 样 存 实
中图 分 类 号 ：Ｔ ３ ． ７ Ｍ９ ５ ３ 文献 标 识 码 ： Ａ
０ 引
言
Ｉ 硬 件 总 体 结 构
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Ｆ ＧＡ、 片 机 和 人 机 接 口模 块 等 组 成 ， 统 原 理 框 图 如 图 Ｐ 单 系
随着 电子技术 的迅 速发 展 ， 数字 存储示 波器 【 （ ｉｉ ｌ １ ｄｇｔ ａ
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基于FPGA的简易数字存储示波器
基于Ｆ Ｇ Ｐ Ａ的简易数字存储示渡器
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图 ２电源 模 块 电路
于输 出电流不大 ， 以在外部接 口还加 了一个 Ｎ Ｎ三极 所 Ｐ 管， 具有扩流的作用 ， 放大系数视具体三极管的放大系数
可少 的， 因此键盘的设计也非常重要 。如图 ４ 所示 ， 按键 在没有按下时一直是低电平 ， 当按键按下 时为高 电平 ， 同 时在下拉 电阻的两端并联了一个小 电容 ，可以吸收一部 分 因按键抖动 引起 的脉冲 ，以此来 改善按 键 的输 出波 形图 程序在检测是否有按键按下时 ， 。 需要判断相关的 Ｉ ／ Ｏ 口是否为高电平 。本系统一共使用 了四个按键 ， ５用于 Ｋ 整个 系统的复位 ， ４ Ｋ 用于 串口的打开 ， ３用于串 口的关 Ｋ 闭， 使用 Ｋ ，３ 以有效地控制数据发送顺序 ， ２ 可 Ｋ 以致在上 位机上可 以得到有序 的正确 的数据。Ｋ 用 于调试使用 ， ２
在上位机调试时 ， 最重要 的是顺序的处理数据 ， 因为
不 同的数据在转化 时会乘 以不同的权 ，所 以如果数据顺
序不正确 ， 将得不到预期的效果。当输入一个方波时 ， 现
象如 图 ７ 示 。 所
［ 刘皖， ４ ］ 何道君’ 谭明． Ｇ Ｆ Ａ设计与应用［ ］ Ｐ Ｍ． 北京： 清华大学
传统模拟示波器相 比 ， 不仅具有体 积小 ， 功耗低 ， 使用方 便等优点 ， 而且还具有强大的信号实时处理分析功能 。 本
系统能够对外部 的直流信号准确地显示 ，对外部的交流 信号 ， 则视其 频率 的大小 ， 有不同 的效果 ， 常频率在 会 通 ５ｋ ０ 之内的信号 ， 系统可以准确显示其波形 。 本
基于FPGA数字示波器设计
摘要高速数字化采样技术和FPGA技术的发展，已经开始对传统测试仪器，包括现有的数字化仪器发展产生着深刻的影响，对传统仪器体系结构，传统测量方法，传统仪器的定义和分类等都将产生深刻的变革。
近几年来，数字仪器通常采用DSP或FPGA结构，从信息处理技术的发展上看，以FPGA为基础的软件硬件化是其重要的发展方向，本文设计的基于FPGA的数字示波器，是由单片机和FPGA相结合的方式组成，即用单片机完成人机界面，系统调控，用FPGA完成数据采集，数据处理等功能。
由通道输入调整，数据采集，数据处理，波形显示和操作界面等功能模块组成，系统中的数据采集及数据处理模块，采用了FPGA 内制的RAM IP核，使系统的工作频率基本不受外围器件影响。
设计中采用了自顶向下的方法，将系统按逻辑功能划分模块，各模块使用VHDL语言进行设计，在ISE中完成软件的设计和仿真关键词：FPGA 数字示波器数字采样AbstractHigh-speed digital sampling and FPGA technology has begun to influnence the development of traditional test equipment, including existing digital instruments , the architecture of traditional instruments, traditional measurement methods, definition and classification of traditional instruments and so will produce profound changes.In recent years, independent instrument is made up of DSP or FPGA structure, from the point of information processing technology development, to FPGA based hardware of software is an important direction of development, the paper design FPGA-based digital oscilloscope, which combines a single chip and FPGA , namely, with a microcontroller for interface and system control, with the FPGA for data acquisition, data processing and other functions. It is made up of adjustable channel input, data acquisition, data processing,waveform display and user interface features such as modules, the system of data collection and data processing module, using the FPGA within the system RAM IP core, which make a great significance on the data processing speed and real-time entry requirements. Using top-down approach, the system is logical and functional modules, each module is designed using the VHDL language, completed in the ISE software .Keywords: FPGA，Digital Oscilloscope，Digital Sampling目录摘要 (1)第一章绪论 (5)1.1研究概况与意义 (5)1.2 主要工作 (6)第二章数字示波器的工作原理 (8)2.1 工作原理框图 (8)2.1.1 数字示波器系统框图 (8)2.2 采样定理 (9)2.3 频率测量 (10)2.3.1高频双计数器测量方法 (10)2.3.2大范围双计数器测量法 (11)2.3.3 等精度测量法 (11)2.4扫描速度 (12)第三章硬件电路 (13)3.1 系统组成结构 (13)3.2放大电路 (14)3.2.1程控衰减放大器电路 (15)3.2.2 ADS830的应用 (16)3.2.3 放大器AD603介绍 (17)3.3整形电路 (20)3.3.1信号整形电路设计 (20)3.4采样与保持电路 (21)3.4.1 随机采样 (21)3.4.2 采样与保持电路设计 (22)3.5 数据采集电路 (22)3.5.1 FIFO的选择 (23)3.5.2 随机采样展宽电路 (23)3.6 电路的保护及滤波处理 (24)第四章 FPGA软件设计及仿真 (25)4.1分频电路及产生A/D转换器的控制信号 (25)4.2 FIFO功能单元设计 (26)4.3双口RAM (27)4.4液晶显示及键盘模块 (27)4.5系统软件住程序设计 (28)第五章实验结果 (29)5. 1 垂直灵敏度测试 (29)5. 2 水平扫描速度的测试 (29)总结 (30)参考文献 (31)第一章绪论与传统模拟示波器相比,数字示波器不仅具有可存储波形、体积小、功耗低,使用方便等优点,而且还具有强大的信号实时处理分析功能。
基于FPGA的嵌入式数字存储示波器
第九届电子设计竞赛论文所在院系：电控学院题目：基于FPGA嵌入式的双通道数字存储示波器作者：朱俊兰方威夏俊伟指导老师：柴钰二○一一年五月基于FPGA嵌入式的双通道数字存储示波器摘要：本设计是以FPGA为核心，结合衰减电路、程控放大电路、ADC采样、整形测频电路以及VGA显示模块实现了双通道数字存储示波器的设计。
用户可以获取当前输入波形的峰峰值、频率等信息，另外用户可以对波形实现存储和回显功能。
双通道的设计使得用户可以同时观察和对比两路波形，设计时充分利用了FPGA的高速数据处理能力，嵌入了诸多IP 软核组成SOPC系统，尤其是NiosII软核的嵌入，使得在一块FPGA上完成了数据采集、存储、处理、显示等所有功能，使得系统更为简洁、稳定。
关键词：FPGA NiosII SOPC VGA ADS830E1、引言数字存储示波器（Digital Storage Oscilloscopes，简称DSO)是随着数字模拟电路技术和数字处理技术（尤其是微型计算机的发展）的发展而日益强大的一种具有存储波形功能的示波器。
和传统示波器相比，数字示波器具有体积轻巧功耗低、使用方便且波形可存储，对波形可以进行复杂数学分析等优点。
在诸多领域中，数字示波器已经完全取代模拟示波器，但是在国内，数字示波器的市场一直为外国厂商（安捷伦、泰克等）虽占据，而且价格不菲，这样，对于像我们学生这样的消费者根本无法支付，那么，本文就基于此，研究探讨了一种基于FPGA的DIY示波器的方案。
经过我们的不断测试，在低端场合，这样一款数字示波器完全合乎需求。
2、方案设计2.1总体方案描述系统的组成框图如图2.1所示，包括输入信号耦合选择、双路程控衰减放大、数据采集存储、数据处理、数据显示等部分。
信号分别从通道1、通道2输入，送入程控放大（衰减）电路进行放大（衰减），再对被放大（衰减）的信号进行电平调整后，送入高速ADC 对信号进行采样，FPGA则用于完成系统高速采样信号的存储及分频，并将波形显示在显示模块上。
基于FPGA的手持式数字存储示波器显示驱动设计
（ 南 石油 大 学 电 子信 息 工 程 学 院 ， 成都 ６ ０ ０ ， ｉ ｓ ｕ ｈ＠ １ ６ ｃ ｒ） 西 四Ｊ １ ５ ０ Ｅ ｍａｌ ｗｐ ｓ ｉ ２ ． ｏ ： ｎ
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摘
要 ：为 了 降低 系 统 成 本 和 功 耗 ， 过 对 液 晶 模 块 Ｌ Ｂ ２ ３ Ｉ 和 Ｆ ＧＡ 芯 片 Ｅ １ ３ ＱＣ ０ — 通 Ｔ ＨＢ ０ Ｅ Ｋ Ｐ Ｐ Ｋ Ｏ ２ ８ ３的 研
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基于FPGA的数字存储示波器
基于FPGA 的数字存储示波器周金刚1,左 超2,崔长生2(1.华中科技大学电气学院,湖北省武汉市430074;2.华中科技大学电子系,湖北省武汉市430074)摘 要:数字示波器由程控放大电路、采样保持电路、高速数据采集、示波显示调理4个模块组成。
系统以FPGA (现场可编程门阵列)为控制核心,FPGA 内嵌RAM 存储波形数据,终端采用X 、Y 轴方式显示,低频段实现了106次采样/s 实时采样,高频段实现了200MH z 等效采样,等效采样时钟由FPGA 内置锁相环时钟分频得到,分频算法经优化具有极高的精度,被测波形频谱覆盖了20H z~10MH z ,波形显示无明显失真。
关键词:数字存储示波器;FPGA;等效采样中图分类号:TM 935.32收稿日期:2007-10-08;修回日期:2007-11-30。
0 引 言按照对测量信号的处理方式,示波器可分为模拟式和数字式两种类型;按照示波器能够同时显示的信号的数目,示波器可分为单踪(通道)和双踪(通道)两种类型。
模拟和数字示波器各有不同的特点,原理相同。
数字示波器采用数字技术和计算机技术,功能强大,已经成为时域、频域、复频域的未知信号波形及参数测量的重要工具。
现在的数字示波器基本都具有了波形观察、数字测量、模拟测量、脉冲测试,双时基观测、只读测量与比较测量、自动测量等多种测量技术和方法。
1 总体方案比较与选择方案1:阶梯波比较触发。
根据被测信号频率产生M 分频锯齿波信号,用于同被测信号比较,产生脉冲序列,顺序提取部分脉冲作为信号采样保持以及A /D 转换时钟,达到对原始信号进行恢复的目的。
如图1所示,顺序产生步进延迟。
图1 阶梯波比较采样方案2:DDS(直接数字频率合成器)芯片高精度相位控制。
利用DDS 芯片AD9851高精度频率控制字,可产生频率不高、但步进延迟精度很高的采样信号。
设采样频率为f ou t =1/T +n t ,当所取T 值大于1 s 时,f ou t 便低于1MH z 。
基于FPGA的双通道简易可存储示波器设计
基于FPGA的双通道简易可存储示波器设计摘要：本文介绍了一种基于FPGA的采样速度60Mbit/s的双通道简易数字示波器设计，能够实现量程和采样频率的自动调整、数据缓存、显示以及与计算机之间的数据传输。
关键词：数据采集；数字示波器；FPGA引言传统的示波器虽然功能齐全，但是体积大、重量重、成本高、等一系列问题使应用受到了限制。
有鉴于此，便携式数字存储采集器就应运而生，它采用了LCD显示、高速A/D采集与转换、ASIC芯片等新技术，具有很强的实用性和巨大的市场潜力，也代表了当代电子测量仪器的一种发展趋势，即向功能多、体积小、重量轻、使用方便的掌上型仪器发展。
系统组成结构及工作原理系统的硬件部分为一块高速的数据采集电路板。
它能够实现双通道数据输入，每路采样频率可达到60Mbit/s。
从功能上可以将硬件系统分为：信号前端放大及调理模块、高速模数转换模块、FPGA逻辑控制模块、单片机控制模块、USB数据传输模块、液晶显示和键盘控制等几部分，其结构形式如图1所示。
图1系统原理结构图输入信号经前置放大及增益可调电路转换后，成为符合A/D转换器要求的输入电压，经A/D转换后的数字信号，由FPGA内的FIFO缓存，再经USB接口传输到计算机中，供后续数据处理，或直接由单片机控制将采集到的信号显示在液晶屏幕上。
高速数据采集模块本系统可实现双通道同步数据采集，而且每通道的采集速度要达到60Mbit/s，考虑到两路数据采集应保持同步并行，因此在设计中采用每通道都有独自的采样保持器和A/D转换器。
选用MAXIM公司MAX1197型A/D转换器，它是一款双通道、3.3V 供电、每通道60Mbit/s采样频率的模数转换器芯片。
它内部集成双路差分宽带采样保持器和A/D转换器，可以输出锁存，具有低功耗、小尺寸、高动态性能的特点。
本系统的测量电压的范围可达到±300V，采用示波器探头和电路板上分压的方法将输入信号先进行1:1或10:1或100:1衰减，然后再通过后续电路处理以满足A/D 转换器的输入电压范围要求。
基于FPGA技术的数字存储示波器设计
第1章前言 (1)1.1数字存储示波器的发展概况 (2)1.2本文所做的研究工作 (2)2.1示波器的工作原理 (5)2.1.1模拟示波器的基本工作原理 (5)2.2数字(存储)示波器的工作原理 (6)第3章DSP处理器和FPGA的开发过程简介 (8)3.1 DSP处理器的开发过程和应用 (9)3.2 FPGA的开发过程与应用 (11)第4章整体设计方案 (14)4.1系统整体设计流程图 (14)4.2整个系统的性能指标 (15)4.3系统的实现方案 (16)4.4元器件的选择 (19)第5章整个系统硬件设计 (20)5.1前端数据采集部分硬件电路设计 (22)5.2 FPGA外围电路的设计和内部逻辑电路设计 (28)5.3 DSP部分的硬件设计 (40)第6章系统软件设计 (48)6.1 系统初始化 (48)6.2 数据处理的相关算法 (57)6.3波形显示程序 (60)参考文献 (66)摘要数字存储示波器在仪器仪表领域中占有重要的地位，应用范围相当广泛，所以对示波器的研制有重要的理论和实际意义。
本文针对数字存储示波器的设计进行了深入的研究，旨在研制出100MHz带宽的数字存储示波器。
从各个方面考虑，选用了DSP、FPGA和单片机的方案来设计整个系统。
整个系统采用单通道的方式。
信号进来首先经过前端的调节电路把信号电压调整到AD的输入电压范围之内，这里调节电路主要是由信号衰减电路和信号放大电路所组成。
调节后的信号再送到AD变换电路里面完成信号的数字化。
然后把AD转换后的数据送到FPGA中，并把数据保存到FPGA中的FIFO中，FPGA中的电路主要包括有FIFO、触发系统、峰值检测、时基电路等。
由于本文采用FPGA，使得数字存储示波器的设计比较灵活，容易升级。
可以根据自己的需要进行相关的改进，例如对外围电路做进一步地扩展。
关键词：DSP；FPGA；LCD；单片机；数字存储示波器ABSTRACTDigital storage oscilloscopes play an important role in the field of instrumentation，it has a wide range of applications，the development of the oscilloscope has a very important theoretical and practical significance．In this paper, we have do a lot of work to the design of digltal storage oscilloscope．The goal is aimed at the development of the repeat 100MHz bandwidth digital storage oscilloscope．Considereing from various aspects，we select DSP,FPGA and microcontroller to design the whole system．The whole system is single channel．The signa that come in from the first front-end have been changed a fit voltage which put into a voltage signal AD．Front-end circmts here mainly are composed of by signal attenuation and signal amplifier circuit．After the front-end,the signals have changes the digital signal the by AD circuit．This data has been sent to FPGA，the data is saved to the FIFO in theFPGA．The main circuit in the FPGA，including FIFO，the trigger system，the peak detection circuit，time-ased circuit，and so on．At the same time，the use of FPGA makes the design more flexible，and easier to upgrade，for example，it is possible to expand extemal circuit of oscilloscopes．KEY WORDS：DSP,FPGA，LCD ，microcontroller,digital storage oscilloscope第1章前言示波器应用非常广泛，包括工业、军事、科研、教育领域都有很大的应用。
基于FPGA的数字存储示波器的设计模板
编号：毕业设计(论文)说明书课题名称：基于FPGA的数字存储示波器的设计院（系）：计算机与电子信息工程系专业：电子信息工程班级：04电本1班学生姓名：黄**学号：0400604105邮箱：larryximuyi@指导教师：黄永庆职称：工程师2008年 1月14日摘要本系统设计的是基于FPGA的数字存储示波器，能够完成对输入信号的实时采样、信号峰峰值和频率的测量、信号的存储及显示。
本系统以单片机AT89S52为主控制芯片，FPGA控制高速模数芯片配合进行高速数据采集、存储及传输，并用型号为SYM320240BZK的图形点阵液晶显示屏进行实时信号波形显示。
整体设计完成了10~500KHZ波形数据的采集、存储及实时显示，同时能够进行波形的频率及峰峰值等参数的实时测量，并且本系统以触摸屏为控制核心，可以对采样速率及数据存储进行实时控制，达到了较好的显示效果。
本设计完成了整个系统的软硬件设计，对信号采集及处理提供了一种较好的解决方案。
关键字：单片机 FPGA 高速采集参数测量触摸屏实时显示AbstractThis system designs about the Digital Saving Oscillograph based on FPGA,it can finish sampling、calculating the Vpp and frequncy、saving and display the input signal in the real time.The Single Chip Micyoco(SCM) plays the main role in controlling the system, and FPGA helps to sample the fast input signal, saving and comunicating with SCM by controlling the high-speed analog-to-digital converter, and the input signal wave can be display on the graphics and lattice Liquid Crystal isplay(LCD). The whole design finish sampling the wave data range from 10 to 500K HZ, saving and display in the real time, and it can also calculate the Vpp and frequncy and save the data in the real time, also this system takes the touch screen as the control core, it can control the sample speed and data saving, and the LCD displays rather good of the signal wave.This system finish designing the hard-ware and soft-ware of the whole, and provides rather good resolving schemefor the signal sampling and management.Keyword:SCM FPGA High-speed Sampling Parameter Calculation Touch Screen Real Time Disply目录第一章绪论 (5)1.1数字存储示波器概述 (5)1.2数字存储示波器的原理及特点 (5)1.3本设计完成的主要性能指标 (7)1.4基于FPGA的数字存储示波器的设计结构框图 (7)第二章整体电路模块设计 (9)2.1 AD前端信号处理及A/D电路模块 (9)2.2 FPGA内部RTL电路构造 (12)2.3 触摸屏原理及触摸屏键盘构造 (14)2.4 I2C总线原理及CAT24WC256存储器存储及读取原理19 2.5 硬件测频信号信号的放大与整形 (25)2.6 蜂鸣器驱动电路 (26)第三章程序设计 (27)3.1 FPGA采样、数据暂存及传输 (27)3.2 单片机控制FPGA采样、画图及数据存储 (28)3.3 单片机波形显示及信号处理模块 (29)第四章结束语 (36)致谢 (36)参考文献 (37)第一章绪论1.1 数字存储示波器概述作为时域测量的经典仪器，示波器是电子行业工程师最为熟悉的工具，它是一种可以用来观察、测量、记录各种瞬时物理现象，并以波形方式显示其与时间关系的电子仪器，它能够直观的显示被测信号的时域信息。
基于FPGA的数字存储示波器的设计的开题报告
基于FPGA的数字存储示波器的设计的开题报告一、选题背景随着科技的不断进步和发展，数字化技术已成为当今各个领域的主流趋势，数字存储示波器便是其中之一。
数字存储示波器的优点在于数字化处理数据，能够有效地处理和分析信号，同时具有高速、高精度、高灵敏度等优点，因此被广泛用于电子工程、通信工程、机械工程等领域。
而基于FPGA的数字存储示波器则是电子工程领域内的一项重要技术，在满足科技迅速发展的同时，有着快速响应时间、高速数据处理等优点。
FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，具有灵活的可编程性和快速的实时数据处理能力，被广泛应用于数字系统中。
基于FPGA的数字存储示波器则是将数字存储示波器技术与FPGA技术相结合，使得数字存储示波器具有更高的性能和功能。
二、研究目的本次课题旨在研究设计一种基于FPGA的数字存储示波器，并实现以下功能：1. 采样率高：采用高速ADC转换器，并使用FPGA进行数字信号处理，实现高速的采样和存储。
2. 示波器屏幕显示：采用液晶显示屏或者其他显示屏，显示采集到的波形数据。
3. 波形记录和回放功能：实现对采集的波形数据的记录和回放，方便工程师进行数据分析和处理。
三、研究内容1. FPGA开发环境的搭建：使用Vivado或Quartus等软件工具，完成FPGA开发环境的搭建。
2. 高速ADC转换器的选择和接口设计：选择合适的高速ADC转换器，并设计其与FPGA的接口电路。
3. 数据存储与处理的实现：使用FPGA对采集的数据进行存储和处理，实现数字存储示波器的基本功能。
4. 示波器屏幕的显示：设计示波器屏幕的驱动电路，并实现波形数据的实时显示。
5. 波形记录和回放功能的实现：对采集到的波形数据进行存储和压缩，实现波形记录和回放功能。
四、技术路线技术路线如下：1. 硬件方面：采购合适的高速ADC转换器，设计合适的FPGA接口电路，并选择合适的显示屏或者液晶显示屏。
基于FPGA的虚拟简易数字存储示波器设计
中图分类号 ：Ｐ Ｔ
文献 标识码 ： Ａ
文 章 编 号 ：６ ２３ ９ （０ １ ０ —２ ３０ １ ７ —１ ８ ２ １ ） ８０ ５ —２
１ 引 言
高 速 数 字 化 采 集 技 术 和 Ｆ ＧＡ 技 术 的 发 展 已 经 对 传 统 Ｐ 测 试 仪 器 产 生 了深 刻 的 影 响 。数 字 存 储 示 波 器 （ Ｓ ） 模 Ｄ ０是 本 文 提 出 一 种 虚 拟 数 字 存 储 示 波 器 的 设 计 方 法 ， 用 采
ｎｅ ｘｔ ｓ ａ ｅ 一 ｓ １； ｔｔ￣ ｔ
在 状 态 ｓ２中 需 要 对 ＡＤ ０ ０ ｔ Ｃ ８ ９工 作 状 态 信 号 Ｅ ＯＣ 进 行 循 环 检 测 ， 果 为 低 电 平 ， 示 转 换 没 有 结 束 ， 需 要 停 如 表 仍
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图 １ ＡＤ ８ ９示 意 图 Ｃ０ ０
为 ４小 时 不 问 断 网 站 进 行 必 要 的 防 护 外 ， 对 Ｗｅ 针 ｂ应 用 攻 击 还 应 采 用 专 门 的 机 安 全 预 警 和 监 控 ， 客 户 站 点 提 供 ７＊２ 制 ， 来 自 ｗ ｅ 用 程 序 客 户 端 的 各 类 请 求 进 行 内 容 检 测 安 全 实 时 监 控 ， 助 客 户 随 时 掌 控 Ｗ ｅ 应 用 的 安 全 状 况 ， 对 ｂ应 帮 ｂ 在 短 和 验 证 ， 供 细 粒 度 应 用 层 ＤＤ Ｓ攻 击 防 护 功 能 ， 保 其 安 网 站 出 现 风 险 情 况 后 在 第 一 时 间 通 过 邮 件 、 信 方 式 通 知 提 ｏ 确
现代 商贸工业
Ｎ Ｏ． ２Ｏｌ ８， １
基于FPGA的数字示波器设计
基于FPGA的数字示波器设计
随着信息技术的发展，对信号的测量技术要求越来越高，示波器的使用越来越广泛。
模拟示波器使用前需要进行校正，使用比较麻烦；而数字示波器，由于受核心控制芯片的影响，对输入信号的频率有严格的限制。
基于FPGA的数字示波器，其核心芯片可达到50万门，配合高速外围电路，可以测量频率为1 MHz的信号，有效地克服了以往示波器的不足。
1 系统方案设计
设计的数字示波器系统主要使用了Xilinx系统的开发环境，并在此环境内部建立了AD采样控制模块、键盘控制模块、VGA显示模块等多个模块，从很大程度上减少了硬件电路的搭建，也因此提高了系统的稳定性和可靠性，系统框图如图1所示。
另外，设计使用XPS将32位的MicroBlaze微处理器嵌入到了FPGA 中，实现了可编程片的嵌入以及在可编程片上的系统设计。
MieroBlaze通过。
基于FPGA的数字存储示波器对外围芯片的控制设计
基于FPGA的数字存储示波器对外围芯片的控制设计
数字存储作为测试技术的重要工具，被广泛应用于各个领域，并逐步取代传统模拟示波器。
其采样数据是波形运算和分析的基础，挺直影响到囫囵数字存储示波器的精确性。
从这点出来，提出采纳现场可编程规律器件( ) 作为数字存储示波器采样控制系统的核心，从芯片间有效帮助的角度，基于FPGA 设计接口通信控制模块和外围芯片驱动功能模块，以FPGA 为核心有效地组织其它芯片，共同完成数字存储示波器数据采样过程，确保数据按需求采样，有效地提高数字存储示波器的采样效率和数据的牢靠性。
1 数字存储示波器的总体设计计划
数字存储示波采纳双处理器( ARM + FPGA) 的系统设计计划，ARM 内嵌WINCE 操作系统，囫囵采样系统主要在FPGA 里完成，从功能的角度分成采样信息处理子系统与采样控制子系统，本文着重介绍采样控制子系统的驱动部分，由ARM 接口控制模块与芯片驱动模块组成。
1 所示: 图1 数字存储示波器总体功能模块图
2 系统驱动模块设计
2. 1 ARM 接口通信控制模块设计
ARM 接口通信控制模块为主要的控制模块，2 所示。
图2 ARM 接口通信控制部分功能模块图
加入这个模块而不挺直链接两个芯片有以下两点缘由:
1) ARM 作为主控芯片的控制模块，引脚数量有限。
假如ARM 接口挺直与FPGA 接口相连，会占用ARM 过多的接口。
第1页共8页。
基于fpga的数字示波器的设计任务书
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基于FPGA的数字示波器设计
测频部分
频率测量部分可设计硬件电路产生一个周期的触发 信号，利用FPGA采集触发信号的上升沿，实现频率的 测量，但是设计硬件电路需要考虑带宽，增加了成本，
加大了硬件设计得难度。 因此我们选择软件触发的方式，在程序内部设置一 个值，送入RAM的前后两个数据的值和内部设置的值相 比较，一旦满足前一个值小于触发值，而后一个值大于 触发值，则产生触发信号，程序通过记录触发值的上升
电压衰减电路
多路复用器（MCP506）操作简单，器件对信号的衰减 小，对电路引入的噪声小，允许通过的信号频带宽能够满
足本系统设计的需要
电压跟随电路
采用运算放大器构成电压跟随电路，采用AD8021。 AD8021是一款低噪声，高速放大器。
程控放大器
可控增益放大器（AD603），加在其梯型网络输入端的 信号经衰减后，由固定增益放大器输出，衰减量是由加在
大连民族学院毕业 设计
基于FPGA的数字示波器设计
指导老师：董玉华 答辩人：通信工程093班 王佳鑫
Agenda
• 设计背景 • 系统设计 • 硬件电路 • FPGA内部逻辑实现 • 软件设计
Background
示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪，是工程师设 计、调试产品的好帮手。利用示波器能观察各种不同信号幅 度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量， 如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。
但随着计算机、半导体和通信技术的发展，电路系统的 信号时钟速度越来越快，信号上升时间也越来越短，导致因 底层模拟信号完整性问题引发的数字错误日益突出。数字示 波器因具有波形触发、存储、显示、测量、波形数据分析处 理等独特优点，其使用日益普及。
System Design
本次设计的是一款数字式示波器，该示波器具 有测频，测幅值，测峰峰值并且能够通过VGA接口
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耿新力 ， 王 中训
（ 烟 台大学 光 电信息科 学技术 学院 ， 山东 烟 台 ２ ６ ４ ０ ０ ５ ）
【 摘 要】提 出一个 经过优化 的数据 采集方 法 ， 辅以Ｆ Ｐ Ｇ Ａ （ Ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ — Ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍ ｍ ａ ｂ ｌ ｅ Ｇ ａ ｔ ｅ Ａ ｒ ｒ ａ ｙ ） 主控 制器 和 必备 的外 围 电路 完 成 了 基于 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ的数 字存储 示波器 的设 计。 系统 最大 限度地利 用 了 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 的高速 数 字信 号处理 能力 以及 众 多硬 核 和 软核 内嵌 的特 性， 降低 了成本和 开发难度 。将 数字存储 示波器及信 号源 的基本 原理和 经过优 化 的数据采 集方 法相 结合 ， 分别在 模 拟信 号预处 理、 数据 多方位存储 、 触发 方式、 等精度测 频等环节进行创 新性优 化 ， 经 测试 ， 系统性能 良 好， 各项 指标均 能较好满足 要求 ， 为新 型 简易数 字存储示波器 的发展提 出了新 思路 。 【 关键词】数据采集； 现场可编程门阵列； 等精度测频 【 中图分类号】Ｔ Ｎ ９ ４ ８ 【 文献 本文献信息 】耿新 力 ， 王 中训 ． 基于 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 的数 字存 储 示波器 设计 ［ Ｊ ］ ． 电视技 术 ， ２ ０ １ ３ ， ３ ７ （ ９ ）
囊鞠敖囊
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基于 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 的数字存储示波器设计
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