一种基于高速数据采集卡的虚拟示波器开发
示波器的高速数据采集与处理技术研究
示波器的高速数据采集与处理技术研究一、引言示波器是电子测量仪器中一个重要的测试设备，用于对电子电路的信号进行分析和监测。
在现代电子设备中，高速的数据采集与处理技术已经成为了示波器的核心竞争力和研发重点。
本文将探讨示波器的高速数据采集与处理技术，以及其在工业领域中的应用价值。
二、高速数据采集技术高速数据采集技术是示波器中的一个核心技术，其主要目的是通过快速的采样和处理技术，得到精确、可靠的信号数据。
现代示波器的高速数据采集技术主要包括以下几种。
1.普通模式普通模式是一种常用的数据采集技术，其原理是基于固定的时基和测量的信号，按照固定的采样周期进行数据采集和处理，并通过触发器来准确控制采样时间。
但是由于这种技术采用的采样周期过长，难以处理复杂的高速信号。
2.立体模式立体模式是一种改进的数据采集技术，它通过将采样量分为多个阶段，使采样周期和采样量得以平衡，从而可以提供更高的采样速率和更精确的数据质量。
这种技术适用于采集和处理高速信号。
3.分时模式分时模式是一种复杂的数据采集技术，它使用多个控制通道和可编程寄存器来实现高速数据采集。
在这种模式下，每个通道会分配一个采样周期，在每个周期结束后，将数据传递到寄存器中进行处理。
这种技术不仅可以提高采样速率，还可以减少噪声干扰和误差。
三、高速数据处理技术除了高速数据采集技术之外，高速数据处理技术也是现代示波器的重要组成部分。
现代示波器的高速数据处理技术主要包括以下几种。
1.深度采样技术深度采样技术可以对信号进行精细分析，它可以捕捉和存储大量的数据，并对这些数据进行归档、检索和分析。
这种技术可以有效地提高信号的精度和灵敏度，同时还可以提供更丰富的信号信息。
2.数字信号处理技术数字信号处理技术是一种广泛应用于现代示波器中的高速数据处理技术，它可以将采集到的信号数据进行数字化处理，并对处理后的数据进行分析和控制。
这种技术可以有效提高信号的质量和可靠性。
3.智能算法技术智能算法技术是一种比较新颖的高速数据处理技术，它基于高度自适应的算法，能够快速分析和处理复杂的信号数据。
基于DSP和CPLD的虚拟数字示波器的设计
Ｒ ＭＦ Ｌ Ａ Ｕ Ｌ中断 信号给 Ｄ Ｐ表 示 Ｒ Ｍ 已满。Ｄ Ｐ 控制 Ｓ， Ａ Ｓ则 Ｃ Ｌ 从 Ｓ Ａ 中取出数据 ， ＰＤ Ｒ Ｍ１ 通过 Ｕ 送入 Ｐ Ｃ机 ， 一次 完成 数据存 取。Ｃ Ｌ ＰＤ内部的逻辑 除了完成采样存取外 ， 还必须根
可以改变仪 器的功能 ， 具有高速、 实时、 多功能、 便携等显著特点 。本 文介 绍 了一种 以 Ｄ Ｐ与 Ｃ Ｌ Ｓ Ｐ Ｄ为核 心的虚拟
数 字示波 器的设计 ， 它由信 号调理 与 Ａ Ｄ变换 电路 、 辑控 制 电路 、 据处理 电路组成 ， ／ 逻 数 通过 ＵＳ ２０总 线与主机 Ｂ 相连接 。该 系统 可实现的 最高采样率为 １０ ｚ 并且该 系统可通过 添加软件 来增加数 字信号处理功 能。 ０ ＭＨ ， 关键词 ： Ｓ Ｃ Ｌ 虚拟数 字示波器 ； Ｂ；ａ ｗｉｄ、 ／ＶＩ Ｄ Ｐ；Ｐ Ｄ； ＵＳ Ｌ ｂ ｎ ０ ＳＣ ｖ 中图分类号 ： ３ ５３ 文献标识码 ： Ａ
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入信号电压范围是 １ ｐ ， Ｖ － 特点是低价格， Ｐ 低功耗 ， 体积小且
使用方便 。在其工作 电压范 围下 有 良好 的 动态性 能。它工 作在 １０ Ｐ ０ Ｍｓ Ｓ转换率时 同样 具有 出色 的动态 性 能 ， 且两 并 个通道可以完全 独立工 作。工作 需要 单 ３ ０ 电压和 时钟 ．Ｖ
板， 形象 、 直观 。 本文设计 的高速数据采集 板卡是 以 Ｄ Ｐ与 Ｃ Ｌ Ｓ Ｐ Ｄ为核 心 ， 将 采 集 数 据 通 过 Ｃ ｐｅｓ公 司 的 ＵＳ 接 口芯 片 并 ｙ ｒｓ Ｂ
定符合 Ａ Ｄ输 入的范围 ， 因此必须对输 入的大信 号进行衰
PCI-e高速数据采集卡的驱动与上位机软件设计
PCI-e高速数据采集卡的驱动与上位机软件设计孙文硕;赛景波【摘要】为了解决采集卡与上位机之间的海量数据传输问题,结合自行开发的高速数据采集卡,提出了一种基于PCI-e高速数据采集卡的设备驱动与上位机软件的开发方案.该方案对使用WinDriver开发设备驱动的开发步骤以及DMA传输的实现方法进行了介绍,对利用LabWindows/CVI设计上位机软件的方法予以阐述,并利用DLL动态链接库解决了采集卡与应用程序之间的通信.实验结果表明,在PCI-e X1链路下,数据采集速度可达到182MB/s,能够满足高速数据采集的要求.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2015(038)005【总页数】5页(P1126-1130)【关键词】高速数据采集;设备驱动;PCI Express;WinDriver;动态链接库【作者】孙文硕;赛景波【作者单位】北京工业大学,电子信息与控制工程学院,北京100022;北京工业大学,电子信息与控制工程学院,北京100022【正文语种】中文【中图分类】TP919EEACC：7210Gdoi：10.3969/j.issn.1005-9490.2015.05.030随着电子技术的高速发展，对数据采集的要求迅速提高。
在实际应用中，海量数据的信息处理、高帧频图像的数据采集以及在线视频的实时显示的实现，均需要以高速率的数据传输作为前提［1］。
如何实现海量数据的高速、实时传输是采集系统设计中需要解决的主要问题。
高速数据采集卡是数据采集和处理的硬件前端，通过总线接口与PC机进行数据通信。
传统的PCI总线不能满足高带宽传输，需要寻求一种新的总线协议，因此出现了PCI Express总线，即PCI-e总线。
PCI-e总线是取代PCI总线的新一代总线技术，采用了点对点串行连接，为每个设备分配独享的通道带宽，充分保证了每个设备的带宽资源，仅X1通道的单向传输速度可达2.5 Gbit/s，并有很大的拓展空间，能够满足海量数据传输的要求［2-3］。
cPCI4712高速数据采集卡使用说明书
cPCI4712/PXI4712数字存储示波卡&高速数据采集卡使用说明书成都佳仪科技发展有限公司2009.01第一章概述cPCI4712s是一种双通道、高精度的高速数据采集卡，将它插入计算机CPCI槽上，再运行DsoView虚拟示波哦器软件。
具有数据采集、测量信号、过程监测、多种触发等功能，因此大量应用于高速的数据采集系统、自动测试系统、自动控制系统。
主要功能★自检功能★波形存储、恢复★波形运算：加、减、反向★高级功能：FFT频谱分析、数字滤波、平均等★自动测定：最大值、最小值、均方值、平均值、峰峰值、占空比★光标测量时间和电压★外部触发同步★支持二次开发cPCI4712原理图第二章硬件安装1、最低配置：PI及其兼容机带CPCI接口、1024X768显示器、512M内存、Windows2000/XP操作系统。
cPCI4712卡安装步骤1)在一空闲cPCI 槽插入本板卡，本卡支持热插拔。
刷选设备列表：驱动程序指向：”cPCI4712\Driver\cPCI4712s.inf”安装完毕后您将在设备管理器下看到：cPCI4712s 2ch_40Msps+12bits 高速数据采集卡即为本卡至此，您已经安装完cPCI4712s 卡硬件，接下来安装DsoView2.02数据采集及分析软件包。
在光盘的”cPCI4712s\Setup”目录下注意：本卡自动检测CPCI 供电，需要用到+12V 、-12V 、+5V 、+3.3V ，如电源缺失或电压超限，将自动关闭此卡。
第三章DsoView2.02采集分析软件3.1运行环境Windows2000/XP操作系统，512M内存，1024x768分辨率。
3.2软件安装运行安装DsoView2.02数据采集分析软件，为光盘”cPCI4712s\Setup\Setup.exe”。
按提示操作即可。
安装完毕运行：开始->所有程序->DsoView2.02->DsoView2.02.exe.请选择相应的产品型号，程序退出。
基于NI采集卡的虚拟示波器的开发实现
件 模 拟示 波 器 的操 作 面板 ， 现信 号 采 集 、 析 、 实 分 处 理 、 储 、 显示 、 印输 出等 功 能 。 存 再 打
１ 虚 拟 示 波 器 的设 计
在 虚拟 仪器 平 台下 设计 出的示 波器 主要 由以
展仪 器 的功 能 ， 强 仪器 的性 能 ； 增 仪器 的功 能是 用 户根 据需 要 由软 件 设 计 和定 义 的 （ 不 是 事 先 由 而
谱 分析 和 资源共 享 的优 点 。 关键 词 ：虚拟仪 器 ；示波 器 ；Ｌ ｂ ｉｗ；数据 采 集 ａ ｖｅ 中图分 类号 ： ７ ＴＰ ２ ４ 文献 标识 码 ： Ｂ
Ｔｈｅ Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｒ ｕ ｌＯｓ ｉｌ ｓ ｏ ｅ Ｂａ ｅ ｎ ＮＩ Ｄａ ｓｇ ｆ ａ Ｖｉ ｔ ａ ｃ ｌｏ ｃ ｐ ｓ ｄ ｏ ｑ
Ｖ９
Ａ ｕ ２ ０ ｇ一 ８ ・０
文章 编 号 ： ６ ２６ ８ （ Ｏ ８ ０ — ３ ７０ １ ７ —９ ７ ２０ ）４０ ５ —４
基 于 ＮＩ 集 卡 的虚 拟 示 波 器 的开 发 实现 采
刘 继 超 。刘 云
（ 岛科 技 大 学 信 息 科 学 技 术 学 院 ，山东 青 岛 ２ ６ ６ ） 青 ６ ０ １
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第
２９ 期 ２ ０ ８ 月 ０ ８ 年
青 岛 科 技 大 学 学 报 ‘自然 科 学 版
ｈ ｏ ｙ Ｎ ｒ ｌＳ ｉｎ ｅ Ｅ ｉ ｎ ｔ ｉ ｎ Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＱｉｇ ａ ｉ ｅ ｓ ｔ ｆＳｃｅ ｃｅ ａ ｄ Ｔ ｅｃ ｎ ｏ ｌｇ （ ａ ｕ ａ ｃｅ ｃ ｄ ｔｏ ） ｏ ｒ ａ ｎ ｄ ｏＵｎ ｖ ｒ ｉｙ ｏ ｉ ｎ ｏ
虚 拟 仪 器 Ｉ 是 计 算 机 技术 、 １ 现代 测 量 技 术 共
数据采集卡和虚拟示波器系统
数据采集卡和虚拟示波器系统陈昌鑫;靳鸿;冯彦君;谢冰【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2012(000)003【摘要】针对传统示波器价格昂贵,设备更新周期长的现状,结合虚拟仪器技术性能高、开发周期短等优越性,以LabVIEW8.6软件为平台,以计算机和基于音频芯片的数据采集卡为硬件设计了双通道虚拟示波器.虚拟示波器实质上是集前端信号采集、信号调理与传输、后端信号处理于一体的测试系统,能够完成模拟信号的采集、波形显示测量、数据处理等,在低采样频率测试场合,可以代替传统示波器,操作方便、成本低,具有一定的实用性.【总页数】4页(P67-69,72)【作者】陈昌鑫;靳鸿;冯彦君;谢冰【作者单位】中北大学电子测试技术重点实验室,山西太原030051;仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051;中北大学电子测试技术重点实验室,山西太原030051;仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051;中北大学电子测试技术重点实验室,山西太原030051;仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051;仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051【正文语种】中文【中图分类】TP216【相关文献】1.基于DP105高速数据采集卡的虚拟示波器设计 [J], 吴敏;张成迁;唐晓平;董臻2.一种基于高速数据采集卡的虚拟示波器开发 [J], 陈景波;杨放3.基于CompuScope 82G型高速数据采集卡的虚拟示波器设计 [J], 陈景波;杨放;姚定江4.基于高速数据采集卡PCI-6143的虚拟示波器设计 [J], 谢剑锋;车开森;黄澜涛;王娇;韩小涛5.基于高速数据采集卡DAQCard-010501的虚拟示波器设计 [J], 吴建; 王高; 王明艳; 李瑞; 王珺楠因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于DSP的虚拟示波器设计
基于DSP的虚拟示波器设计.docx本文档旨在介绍基于DSP的虚拟示波器设计的主要内容和目的。
简要介绍数字信号处理（DSP）技术的基本原理和应用。
数字信号处理（DSP）技术是一种处理离散（数字）信号的技术。
它基于数学算法和专用硬件（数字信号处理器）的结合，可以对信号进行采样、滤波、变换和重构等操作，以实现信号的处理、分析和合成。
DSP技术在各个领域有广泛的应用。
在通信领域，DSP被用于调制解调、信号编解码、误码纠正等。
在音频和视频处理领域，DSP技术可以实现音频/视频信号的压缩、解压、均衡和增强等功能。
此外，在雷达、生物医学信号处理、图像处理等领域，DSP也起到了重要作用。
通过使用数字信号处理技术，可以实现高精度、高速度、低成本和灵活性等优势。
在虚拟示波器的设计中，DSP技术可以用于信号的采集、滤波、显示和分析等功能。
通过数字化的方式，可以使示波器的功能更加强大，同时还可以实现数据的存储和后续处理。
综上所述，DSP技术作为数字信号处理的重要分支，在虚拟示波器设计中发挥着重要作用。
深入理解DSP技术的基本原理和应用，可以为设计出高效、可靠的虚拟示波器提供指导。
虚拟示波器是一种通过数字信号处理技术模拟传统示波器功能的设备。
它的工作原理主要涉及三个方面：采样、数字信号处理和波形显示。
采样虚拟示波器的第一步是对待测信号进行采样。
采样是指将连续信号转换为离散的数据点。
通过将信号在时间上进行离散化，可以使得信号能够在计算机中进行处理和存储。
虚拟示波器通常使用模数转换器（ADC）来进行采样。
ADC 将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，其采样频率决定了示波器对信号的分辨能力。
数字信号处理采样后的信号被输入到数字信号处理器（DSP）中进行处理。
DSP是虚拟示波器的核心组件，它可以对信号进行滤波、增益、频谱分析等操作。
在数字信号处理过程中，虚拟示波器还可以对信号进行数学运算，例如加法、减法和乘法。
这些运算使得用户能够对信号进行更多的处理和分析。
基于USB的虚拟示波器的设计
图 ２ 虚 拟示波 器 的软件 流程 图 ２２ 拟 示波 器 的前 面 板 ．虚
图 ３ 虚 拟示 波器 的前面 板
虚拟示波器的前面板 如图３ ，图中为示波 器的功能 ，正在对一个通道的信 号进行 实时采集 ，显示的是一个 幅
数据采集卡 的读 、写 、控制等操作的驱动 函数 ；在虚拟示波 器用户 软件中通过调用相应的驱动 函数来对数据采
集卡进行操作 ，采集数据 ，在用户软件 中对数据进行分析 、处理 、显示等操作 ，实现示波器的所有功能 。
收稿日期 ：２ ０ —９１ ０ ７０ —８ 作者简介 ：马双宝 （ ９ ９ ） ， １７ 一，男 助教 ，研究方向 ：智能仪器
动程序将硬件部分采集的数据暂存 在内存 中 ，在虚拟示波器软件中对数据再 次进行高分辨率的采集 ，同时进行 数据插补 以提高虚拟采样频 率 ，所谓数据插补是在原来采样点之间进行增加数据采集的点数 ，从而提高信号的
采样频率 ，提 高信号 的分辨率 。该采样 率为信号 的虚拟采样频率 ，可以在前面 板中进行设置。
示波器的使用越来越广泛， 有必要设 计高速的性价 比高的示波器， 文设计一款基 于 Ｕ Ｂ的高速数字式虚拟 本 Ｓ
存储示波器 ，ＵＳ Ｂ串行通信接 口使其具有高速 的数据传输速率 、热插拔等优点。
ｌ 虚 拟 示 波 器 整体 设 计
Ｈ
Ｕ２ …． Ｓ０ Ｉ ５
程 嚣用 动 虚示 习 １ 拟敬 臣 应软 Ｉ －
个整体 。
系统工作过程 ：虚拟示波器有 ２个输入通道 ，输入的信 号根据需要进行信号 调理 ，对输入 的信号进行放大 或者衰减 ，倍数为 ０１ ，１ ，ｌ 倍 ，１０ ．倍 倍 ０ ０ 倍之 间进行选择 ，同时在调理 电路 中还带有 保护电路 ；调理 电路 的 输出信号通过 ｌ 位的模数转换器 ＡＤ ８ ２ ２ ７ ９ 进行采样 ，Ｕ Ｂ控制器 Ｃ ７ ６ ０ ３ Ｓ Ｙ Ｃ ８ １ 通过 可编程 Ｉ Ｏ口 （ ＰＦ）将模 ＧＩ 数转换的结果送 到内部 的端 Ｉ ２中 ，在控 制器的固件程序 中以批量传输模式将采集结果经过 ＵＳ ： １ Ｂ串行 总线送至 Ｐ Ｃ机的内存 中；在 Ｐ Ｃ机 中驱动程序为虚拟示波器用户软件对数据采集卡的操作提供了一个句柄 ，同时提供 了
基于LABVIEW的虚拟示波器的研究与应用
作者简介 ： 周细凤（ １ ９ ７ ９ 一 ）， 女， 博 士 研究 生 ， 讲师， 研究方 向： 有 源 滤 波 器 设 计 及 虚 拟 仪 器 技 术 等
机 的采 集卡 输入 通 道 ， 在 通 过 软 件设 计 的程 序 和 界 面来 完 成对 数据 信号 的分 析处 理 、 显示 、 存储 及打 印 传输 等 功能 ． ［ ４ － １ ｏ ］
本 文利 用数 据采 集卡 和 Ｌ ａ ｂ ＶＩ Ｅ Ｗ 中的信 号 处
模 式显 示 Ａ 通道信 号 和 Ａ 通 道信 号 对 采 样 间 隔 的
道 采集 波形 ， 能 对输入 信 号的 电压 、 频率 和周 期等 参数进 行 测量 ， 由Ｆ Ｆ Ｔ 窗 口对 波形进 行 频谱 分析 和 简
单 运 算后 ， 且 能 显示 器测值 和进 行 波形 打 印传真． 经验 证 可知 ， 该虚 拟 滤 波 器较 为成 功 地 实现 了传 统 示
波器 的基本 功 能 ， 具 有一 定 的 实用性． 关 键 词 ：Ｌ ａ ｂ ＶＩ Ｅ Ｗ ；虚 拟 仪 器 ；示 波 器
第 ２ ４卷 第 １ 期
２ ０ １ ４年 ３月
湖 南 工 程 学 院 学 报
Ｖｏ １ ． ２ ４ ． Ｎｏ ． １
Ｍａ ｒ ．２ ０１ ４
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｈｕ ｎ ａ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
上， 由用 户定 义设 计 的具 有 虚 拟 面板 的计 算展用 途 ． 这个 虚 拟 示波 器 由软件 控制 信号 的采 集 、 处 理 和显示 过程．
整 个软 件 主要包 括数 据采 集 、 波形显 示 、 参 数测 量等 模 块． 各 个模 块 的具体 功能 和原 理描 述 如下 ： （ １ ） 波形 显示 模 块 软 件 提 供 了五 种 波 形 显 示 模 式 ： ①Ａ Ｂ Ａ＆Ｂ 模式 ： 当此 模 式 处 于 激 活 状 态 时 候 ， 可 以 任 意 显 示
虚拟示波器的设计与实现
Байду номын сангаас
Ｏ 引 言
示 波器是 电 子技 术 实 验 课 常用 的测 试 设 备 ，
器， 利用 显示器 件 及有 关 控 件模 块 构 建 示 波器 前
面板 ， 用有关 函数模 块编制 框 图程 序 ， 利 通过 数据 采集 卡实 现测试 对象 到计算 机之 间 的信号数 据采 集 、 输 ， 而完 成 虚拟 示 波 器 的整 体 功 能要 求． 传 从
其功 能结构 框 图如下 图 １所示 ．
图形化 软件集 成开发 环境 ， 用 “ 见 即所 得”的 使 所 可视化技 术建 立人 机 界 面 ， 用 图标 表 示 功 能模 使 块， 使用 图标 之 间的 连线 表 示 各模 块 之 间 的数 据
传 递． 它设 计 的 虚拟 仪 器 可 脱 离 Ｌ ｂ Ｅ 开 用 ａ ＶＩ Ｗ
发 环境 ， 终使 用 户看 见 的是 和真 实 硬 件仪 器 相 最 似 的操作 面板．
乜 国荃 ，李 宗莲
（ 海 民族 学 院 电子 工程 与 信 息 科 学 系 ， 青 青海 西宁 ８０ ０ ） １ ０ ７
摘 要 ： 过 虚 拟 仪 器 软 件 Ｌ ｂ Ｅ ， Ｐ 通 ａ ＶＩ Ｗ 在 Ｃ机 上 架 构 虚 拟示 波 器 ， 借助 数 据 采 集 卡 实现 电路 信 号 的 采 集 传输 ， 充 分 利 用 并 虚 拟 仪器 软 件 对 信 号 的 分 析 、 处理 、 试 等 功 能 ， 现并 得 到 了包 括 毫 伏 表 、 测 实 频率 计 功 能 在 内 的 虚拟 双 踪 示 波 器 ．
基于FPGA的高速数据采集卡设计与实现
基于FPGA的高速数据采集卡设计与实现随着科技的不断发展，电子信息技术的应用越来越广泛。
在现代制造业、通讯系统、医学影像等领域中，高速数据采集成为了一项不可或缺的工作。
因此，设计和实现一种高效、高精度的数据采集卡成为了当前电子信息技术研究的热点之一。
本文将介绍一种基于FPGA的高速数据采集卡的设计与实现。
一、高速数据采集卡基本结构高速数据采集卡通常由模数转换器（ADC）、时钟发生器、FPGA芯片、存储器、接口电路等组成。
其中，ADC负责将模拟信号转化为数字信号，时钟发生器负责为ADC提供时钟信号，FPGA芯片负责对数字信号进行处理和分析，存储器则用于存储处理后的数据，接口电路则是将数据输出到外部设备。
二、基于FPGA的高速数据采集卡设计1. ADC选择对于高速数据采集卡来说，ADC是其中最关键的组成部分之一。
ADC的选择与高速数据采集卡的性能有着密切的关系。
本设计采用了采样率为100MSPS的ADI公司的AD9265 ADC作为该高速数据采集卡的核心部件。
2. 时钟发生器时钟发生器为ADC提供高稳定性、高准确度的时钟信号，保证了ADC采集数据的稳定性和准确性。
本设计采用了凯瑞电子公司的CCHD-957时钟发生器，它可以提供高达100MHz的准确稳定时钟信号，从而保证了ADC的正常工作。
3. FPGA芯片在高速数据采集卡中，FPGA芯片是最核心的部分，它负责ADC采集到的原始数据进行处理和分析，并将其存储到存储器中。
本设计采用了Altera公司的Cyclone IV FPGA芯片，它具有高速、低功耗、灵活的特点，可以实现对高速数据的实时处理和分析。
4. 存储器存储器是高速数据采集卡中另一个非常关键的部分，它用于存储FPGA处理后的数据。
本设计采用了容量为1G的DDR3 SDRAM作为数据存储器，其存储速度快、容量大、价格适中、成本低。
5. 接口电路接口电路负责将高速数据采集卡中的数据输出到外部设备中。
基于CompuScope82G型高速数据采集卡的虚拟示波器设计
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｉｔ ａ ｓ ｉ ｏ ｃ ｐ ａ ｅ ｉ ｆ ｓ ａ ａ ａ ｑ ｉｉ ｏ ａ ｄ ｓｇ ｆｖ ｒｕ ｌｏ ｃｌ ｓ ｏ ｅ ｂ ｓ ｄ Ｏｌ ａ ｔｄ ｔ ｃ ｕ ｓｔ ｎ ｃ ｒ ｌ ｉ
Ａｂ ｔａ ｔ Ａ ｅ ａｔｖｒ ａ ｓ ｉｏｃ ｐ ｙｔｍ ａ ｅｉｎ ｄ ｂ ｓｎ ｓ ａ ＋ ｐｏ ｒｍｍｉｇ ｔｏ ｓｒ ｃ ： ｎ ｗ ｆｓ ｉ ｕ ｌｏ ｃｌ ｓｏ ｅ ｓ ｓ ｔ ｌ ｅ ｗ ｓｄ ｓｇ ｅ ｙ ｕ ｉｇ Ｖｉｕ Ｃ＋ ｌ ｒｇａ ｎ ｏ ｌ
速 虚拟 示波 器试验 系统 ， 了保证 数据 采集和 波形 显 示的 实时性 ， 为 设计 中采用 了多线程技 术 。该 系
统集 波形 采 集、 据分析 、 出、 数 输 显示 为 一体， 实现 了高速 数据 的 采 集和 动 态波 形 的显 示 ， 并且在 此
基 础上 实现 了传 统示 波器无 法 实现 的频 谱分 析和数 字滤 波功能 。 关 键 词： 虚拟 仪 器 ； 虚拟 示 波器 ； 数 据采 集 ； Ｃ ｍ ｕ ｃｐ ２ ｏ ｐ Ｓ ｏｅ８ Ｇ
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一
６一 ｏ
《 国外电子元器件》ｏ ６ ２ｏ 年第 ２ 期 ２０ 年 ２月 ０６
●主 题 论 文
基于 Ｃ ｍｐ Ｓｏ ｅ ２ ｏ ｕ ｃｐ Ｇ型 高速数据 采集卡的 ８ 虚拟 示 波器设计
．
陈景 波 杨 放 ， 定 江 ， 姚
ａ ｄ ｔｅ ｕｔａ－ａ ｔＰ Ｉ ｏ ｃｌ ｓｏ ｅ ｃ ｒ ｏ ｕ ｃ ｐ ２ Ｔ ｅ ｍｕｔ－ ｉｅ ｔｃ ｎｑ ｅ ｗ ｓ ｕ ｅ ｏ ｎ ｈ ｌ ｒ ｆｓ Ｃ ｓｉ ｏｃ ｐ ａｄ Ｃ ｍｐ Ｓ ｏ ｅ ８ Ｇ．ｈ ｌ ｌ ｅ ｈ ｉｕ ａ ｓｄ ｆｒ ｌ ｉ ｎ ｓ ｅ ｄｎ ｔｅ ｄ ｔ ｃ ｕｓｔ ｎ ａ ｄ ｄ ｔ ｒ ｃ ｓｉｇＴ ｅ ｓｆ ａｅ ｍｏ ｕｅ ｏ ａａ ｃ ｐｕ ｉ ｇａ ａｙ ｉｇ ｐ ｅ ｉｇ ｈ ａａ ａ ｑ ｉ ｉ ａａ ｐｏ ｅ ｓｎ ．ｈ ｏｔ ｒ ｄ ｌｓｆｒｄ ｔ ａ ｔ ｒ ，ｎ ｌｚ ， ｉｏ ｎ ｗ ｎ ｎ ｐ ｃ ｓｉｇ ａ ｄ ｄｓ ｌｙｎ ｌ ｅ ｉｎ ｄ ｗｉ ｎｅ ｒ ｔ ｎＴ ｅ ｓ ｓｅ ｒ ａｉｅ ｈ ｕ ｃｉｎ ｆｃ ｐｕ ｉｇ ｏ ｒ ｅｓｎ ｎ ｉｐａ ｉｇ ａｅ ｄ ｓ ｅ ｔ ｉｔｇａｉ ．ｈ ｙ ｔｍ ｅ ｌ ｄ ｔｅ ｆｎ ｔ ｓｏ ａ ｔｒ ｇ ｈ ｏ ｚ ｏ ｎ ｆｓ ａａａ ｄ ｄｓ ｌｙｎ ｈ ｅ －ｉ ｖ ｆｒ Ｆ ｒｈ ｒｍｏｅ ｉ ｉ ａ ｌ ｏｒａｉ ｈ ｕ ｃｉｎ ｆ Ｆｒ ａｔｄ ｔ ｉｐａ ｉ ｇｔｅｒａ ｔ ｎ ｌ ｍｅ ｗａｅ ｍ． ｕ ｔｅ ｒ． ｔ ｓ ｂｅ ｔ ｅ ｌ ｅ ｔｅｆ ｎ ｔ ｓｏ － ｏ ｚ ｏ Ｆ ｎ ｉｉ ｆｔ ｈｃ ｈ ｒ ｉ ｏ ａ ｏｃｌ ｓ ｏ ｅ ｃ ｕｄ ｔ ｃ ｍｐ ｉ ． ａ ｄ ｄｇｔ ｌ ｒｗ ｉｈｔ ｅｔ ｄｔ ｎ ｓ ｉｏ ｃ ｐ ｏ ｌｎ’ ｃ ｏ ｌ ｈ ｌ ａｉｅ ａ ｉ ｌ ｌ ａ ｓ Ｋｅ ｒ ｓ ｖｒ ａ ｉｓｒ ｍｅ ｔ ｖｒ ａ ｓｉ ｏ ｃ ｐ ｙｗｏ ｄ ：ｉ ｕ ｌ ｎ ｔｕ ｎ ； ｉ ｕ ｏ ｃｌ ｓｏ ｅ； ｄ ｔ ｃ ｕｓｔ ｎ； Ｃ ｍｐ Ｓ ｏ ｅ８ Ｇ ｔ ｔｌ ｌ ａａ ａｑ ｉｉｏ ｉ ｏ ｕ ｃｐ ２
基于DP105高速数据采集卡的虚拟示波器设计
现 了高速 数 据 的采 集和 动 态波 形 的显 示 以及 传 统 示 波 器 无 法 实现 的 频 谱 分 析 和 数 字滤 波 功 能 。 同 时 ， 设 计 实现 过 程 中 可 能遇 到 的 噪 声 和模 对 拟 信 号 的 输 出等 问题 ． 出 了相 应 的 处理 方 法 。 提
一
２ 可 。 算 机 智 能 资 源 的全 新 仪 器 系统 。与 传 统 仪 器 相 比 ， 的最 大 特 点 就 是 器 从 １ ８ｋ点 到 ２Ｍ 点 （ 选 ） 在 使 用 之 前 必 须 对 采 集 卡 的 硬 件进 行 它 把 由仪 器 生 产 厂 家 定 义 仪 器 功 能 的 方 式 转 变 为 由 用 户 自 己定 义 仪 器 配置 ， 这些控制程序用到相应的底层 ＤＡ Ｑ驱动程序 。 通过采集 卡 自带 功 能 ， 足 多种 多样 的应 用 需 求 。由 于虚 拟 仪 器 的测 试 功 能 、 板 控 件 的 Ｄ Ｌ可 以在 程 序 中灵 活 地 对 硬 件 进 行 控 制 ， 满 面 Ｌ 比如 输 入 阻 抗 、 入 电 输 放 采 每 都 实 现 了 软件 化 ， 何 使 用 者 都 可 通 过 修 改 虚 拟 仪 器 的软 件 来 改 变 它 压 范 围 、 大 器 增 益 、 样 频 率 、 次 采样 点 数等 。 任 的 功 能 和规 模 ， 充 分 体 现 了“ 件 就 是 仪 器 ” 设 计 思 想 。虚 拟 仪器 这 软 的 最 有 代 表 性 的 图 形 化 编 程 软 件 是 美 国 国 家 仪 器 有 限 公 司 （ ａｉｎｌ Ｎ ｏａ ｔ
基于声卡的虚拟示波器设计
基于声卡的虚拟示波器设计简介虚拟示波器是一种利用计算机和声卡技术实现的数字示波器。
它能够通过声卡接口获取来自外部电路或信号源的电压信号，并将其以波形图的形式显示在计算机屏幕上。
基于声卡的虚拟示波器设计是利用计算机的声音输入功能，通过软件实现示波器的功能，相比于传统示波器，具有成本低、便携性高等优势。
本文将介绍基于声卡的虚拟示波器的设计原理和实现方法，包括硬件连接、软件设计和数据处理等方面的内容。
设计原理硬件连接基于声卡的虚拟示波器的硬件连接较为简单，只需要将待测电路的信号源连接到计算机的麦克风输入口即可。
可以使用插头与插孔连接，或者使用万用表等测试设备进行连接。
软件设计基于声卡的虚拟示波器的软件设计分为两个部分：数据采集和波形显示。
数据采集数据采集是基于声卡的虚拟示波器的核心功能。
首先，需要使用合适的编程语言或软件工具进行声卡的控制和数据采集。
具体的步骤如下：1.打开声卡设备接口，配置采样率和位深等参数。
2.开始采集数据，并将采集到的数据保存到缓冲区中。
3.对缓冲区中的数据进行处理，如滤波、放大等。
波形显示波形显示是基于声卡的虚拟示波器的另一个重要功能。
在数据采集结束后，可以对采集到的数据进行波形显示。
具体的步骤如下：1.对采集到的数据进行幅值归一化，将其转换为屏幕上的像素值。
2.绘制波形图，将归一化后的数据以波形的形式显示在屏幕上。
实现方法硬件准备基于声卡的虚拟示波器的硬件准备比较简单，只需要一台计算机和一根连接电路信号源和计算机麦克风输入口的线缆即可。
软件实现基于声卡的虚拟示波器的软件实现可以使用各种编程语言和软件工具。
下面以Python语言为例，介绍一种简单的实现方法。
import sounddevice as sdimport numpy as npimport matplotlib.pyplot as plt# 设置采样率和采样时间fs = 44100 # 采样率duration = 5 # 采样时间# 采集数据samples = sd.rec(int(fs * duration), samplerate=fs, channels=1)sd.wait() # 等待数据采集完成# 归一化并转换为整型数据samples = np.int32(samples * (2 ** 31 - 1))# 绘制波形图plt.plot(samples)plt.xlabel('Time')plt.ylabel('Amplitude')plt.show()以上代码使用了Python的sounddevice库进行声卡的数据采集，然后使用numpy库对采集到的数据进行归一化和转换，最后使用matplotlib库绘制波形图。
基于ARM和FPGA的高速数据采集卡的设计与实现
基于ARM和FPGA的高速数据采集卡的设计与实现高速数据采集卡是一种用于实时采集高速数据的硬件设备，它可以将模拟信号转换为数字信号，并通过接口传输到计算机或其他设备进行处理。
在许多领域中，如仪器仪表、医学影像、通信等，高速数据采集卡被广泛应用。
在设计高速数据采集卡时，我们首先需要选择适合的处理器。
ARM处理器因其低功耗和高性能而成为了许多嵌入式系统的首选。
其架构简单、易于开发和应用，因此非常适合用于高速数据采集卡的设计。
同时，ARM处理器也提供了丰富的外设接口，可以方便地与其他模块进行通信和数据传输。
在数据采集过程中，我们需要将模拟信号转换为数字信号。
为此，我们可以使用FPGA芯片来实现高速的模数转换功能。
FPGA芯片具有高度可编程性和并行计算能力，可以根据需要进行灵活的配置和优化。
通过将FPGA芯片与ARM处理器进行连接，我们可以实现高速数据采集和实时处理的功能。
在实际设计中，我们可以使用一块FPGA开发板作为硬件平台。
这种开发板通常具有丰富的外设接口，并且可以方便地进行扩展和调试。
我们可以在开发板上搭建一个数据采集系统，包括模拟输入接口、ADC模块、FPGA芯片和ARM处理器。
通过适当的接口设计和数据传输协议，我们可以实现高速数据的采集和传输。
在软件开发方面，我们可以使用嵌入式操作系统来管理和控制系统。
由于ARM处理器具有丰富的外设接口和强大的计算能力，我们可以在嵌入式操作系统上开发相应的驱动程序和应用程序。
通过这些软件的配合，我们可以实现数据的采集、处理和存储等功能。
综上所述，基于ARM和FPGA的高速数据采集卡的设计与实现是一个复杂而有挑战性的任务。
通过合理的硬件设计和软件开发，我们可以实现高速数据的采集和实时处理，并且可以广泛应用于许多领域中。
随着科技的不断进步，高速数据采集卡将会发挥越来越重要的作用。
基于VC++的USB高速四通道虚拟示波器的设计
电子质量 （ ２ ０ １ ３ 第０ ２ 期）
基 于 Ｖｃ＋＋ 的 ＵＳ Ｂ 高 速 四 通 道 虚 拟 示 波 器 的 设 计
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ｈｉ ｇ ｈ—ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ Ｕ ＳＢ Ｆｏ ｕｒ Ｃｈａ ｎｎ ｅ ｌ Ｖｉ ｒ ｔ ｕａ ｌ Ｏｓ ｃ ｉ ｌ ｌ ｏ ｇ ｒ ａ ｐｈ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｖ Ｃ＋＋
ｔ ｒ ｏｄｕ ｃ ｅｄ． Ｈａ ｒ ｄｗａ ｒ ｅ ｐｌ ａ ｆ ｔ ｏ ｒ ｍ ｗａ ｓ ａ ｆ ｏｕ ｒ ｃ ｈ ａ ｎ ｎ ｅｌ ｄａ ｔ ａ ａ ｃ ｑｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏｎ ｃ ａ ｒ ｄ ＭＰ４ ２ ４ ， ｉ ｔ ｓ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｌ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｌ ｉ ｓ ｆ ｏ ｕ ｒ
１ 虚 拟示波器的整体设计
在设计虚拟示 波器时 ， 要求能将 四通道 高速采集卡
于仪器测量范 围和测量精度 的要求越 来越高 。 传统 的测 量 仪器无 法满 足 目前 的测量需 求 ， 例如 ： 数 据综合 分析 能力差 、 不易对大量 的数据进行 存储和分 析 、 交互性差 、 可扩展性差及价格 昂贵等 。 当前 对测量仪器 的智能性要 求 越来越高 ， 仪器在很多方 面逐渐 向计算 机靠 拢 。 此外 ， 随着计算机技术 的飞速 发展 ，虚拟示波器应运 而生 ， 它
的功能 ， 其开 发成本 低 、 采样 频率高 、 便于携带及易于维护升级等优点 ， 能满 足绝 大多数用 户的需求 。 关键词 ： 虚拟示波 器； ｖｃ ＋ ＋； ＵＳ Ｂ采集 卡 ； 自适 应屏幕分辨率 ； 触发 电平算法 中图分类 号： Ｔ Ｍ９ ３ ５ Ｉ ３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ３ — ０ １ ０ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ０ １ １ － ０ ３
雷达信号测量的虚拟示波器设计
ｗｈｃ ａ ＇ｂ ｃｏ ｐｉｈ ｄ ｂ ｈ ｒｄｔ ｎ ｌ ｓｉｏ ｃ ｐ ． Ｎｏ ｔ ｅｖｒｕ ｌ ｃ ｎ ｅａｃ ｍ ｌ ｅ ｙ ｔ ｅｔａ ｉｏ ａ ｃｌ ｓｏ ｅ ｔ ｓ ｉ ｏ ｌ ｗ ｈ ｉｔ ａ ｏ ｃｌ ｓｏ ｅｈ ｓｂ ｅ Ｓ ｄ ｉ ｃｕ ｌｒ ｄ ｒ ｌ
ｅ ｖｒ ｎ ｅ ｔ ｔ ｅ ｐ ｌ ａ ｉｎ ｏ ｔ ｒ ｗａ ｄ ｖ ｌｐ ｄ ｎ Ｍ ｉｒ ｓ ｆ ｎ ｉｏ ｍ ｎ ； ｈ ａ ｐｉ ｔ ｓ ｆｗａ ｅ ｃ ｏ ｓ ｅ ｅｏ ｅ ｉ ｃｏ ｏ ｔ ｓ ａ Ｓ ｕ ｉ．ＮＥＴ２ ０ ｗｉｈ Ｖｉｕ ｌ ｔ ｄｏ ０３ ｔ Ｃ － １． Ｔｈ １ 一 一－ ｅ
（ 尔滨 工 业 大 学 自动 化 测 试 与控 制 系 哈 尔滨 １０ ０ 哈 ５ ０ １）
摘 要 ：为了满足雷达实验中对信 号采集分析的要求 ， 本文设计 了一个基于 Ｐ Ｉ Ｃ 总线 的雷达信号高速数据采集卡 ， 在 此基础上针对雷达信 号 的特 点设 计 了用 于信 号 分析 和 测量 的 虚拟 示波 器 。驱动 程 序采 用 的是 Ｍｉ ｏｏ 主 推 的 ｃ ｓｆ ｒ ｔ ＷＤ 型驱动程序 ， Ｄ ｉ ｒ ｔ ｉ开发环境开发 ； 用软件采 用 Ｖ ＋＋在 Ｍｉ ｏｏ ｉ ａ Ｓｕｉ Ｎ Ｔ ０３ Ｍ 在 ｒ ｅ Ｓｕ ｏ ｖ ｄ 应 Ｃ ｃ ｓｆ Ｖｓ ｌ ｔ ｏ Ｅ ２０ 环境 ｒ ｔ ｕ ｄ ． 下开发 。该虚拟示波器具备信 号采集控制、 波形显示 、 号测量 分析等功能 ， 在此基 础上实现 了频 谱分析 和任意时 信 并 刻存储的波形再 回放功能 。目前该软件已用于实际的雷达实验中 。
ｅ ｐｅ ｉ ｅ ． ｘ ｒｍ ｎｔ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｖ ｒｕ ｌ ｓ ｉ ｏ Ｃ ｐ ； ｈ ｇ ｐ ｅ ａ ａ ａ ｑ ｉｉｉｎ ｃ ｒ ｙ ｒｓ ｉｔ ａ ｃ ｌ ｓ ｏ ｅ ｏ ｌ ｉ ｈ ｓ ｅ ｄ ｄ ｔ ｃ ｕ ｓｔ ａ ｄ； ｔ －ｒ ｑ ｅ ｃ ｏ ｉ ｎ ｌ ｓｓ ｏ ｉ ｆ ｅ ｕ ｎ ｙ ｄ ｍａｎ ａ ａ ｙ ｉ ；ｗａ ｅｏ ｍ ｔ ｒ ｇ ｍｅ ｖ ｆ ｒ ｓｏ ａ ｅ
基于FPGA的高速数据采集卡的设计(毕业设计)
本科毕业设计说明书基于FPGA的高速数据采集卡的设计DESIGN OF HIGH-SPEED DATA ACQUISITION CARDBASED ON FPGA学院（部）：电气与信息工程学院专业班级：学生姓名：指导教师：年月日基于FPGA的高速数据采集卡的设计摘要论文还从宏观和微观两个方面来分析数据采集卡的各个组成部分。
从宏观上分析了采集系统中各个芯片间的数据流向、速度匹配和具体通信方式的选择等问题。
使用乒乓机制降低了数据处理的速度，来降低FPGA中的预处理难度，使FPGA处理时序余量更加充裕。
在ARM与FPGA通信方式上使用DMA传输，大大提高了数据传输的速率，并解放了后端的ARM处理器。
设计从宏观上优化数据传输的效率，充分发挥器件的性能，并提出了一些改进系统性能的方案。
从微观实现上，数据是从前端数据调理电路进入AD转换器，再由FPGA采集AD转换器输出的数据，后经过数据的触发、成帧等预处理，预处理后的数据再传输给后端的ARM处理器，最后由ARM处理器送给LCD显示。
微观实现的过程中遇到了很多问题，主要是在AD数据的采集和采集数据的传输上。
在后期的系统调试中遇到了采集数据错位、ARM与FPGA通信效率低下，还有FPGA 中预处理时序紧张等问题，通过硬件软件部分的修改，问题都得到一定程度的解决。
在整个数据采集卡的设计过程中还遇到高速PCB设计、硬件设计可靠性、设计冗余性和可扩展性等问题，这些都是硬件设计中的需要考虑和重视的问题，在论文的最后一章有详细论述。
关键词：高速数据采集,触发,高速PCB设计,高速ADC１DESIGN OF HIGH-SPEED DATA ACQUISITION CARDBASED ON FPGAABSTRACTDate acquisition is the premise of measure, the foundation of analysis and the beginning of cognition. Most precise device is based on the date acquisition. With the development of the electronic and digital technology, the speed of date transmission and the calculation of CPU are faster and faster; therefore the requirements of data acquisition and processing are more severe than before.This paper analyzes the system from Macro-and micro respect. From the macro point of view it analyzes data flowing, speed matching and the selection of specific means of communication of acquisition system and so on. We adapt ping-pong mechanism to reduce the speed of analyzing data and pre-difficult of FPGA which lead to the ease of processing Timing Margin of FPGA. DMA transfer is used as communication between ARM and FPGA which improve data transmission rates, and liberate the back-end ARM processor. From the micro point of view, data enter into the A/D converter from the front-end conditioning circuitry, FPGA collecting data on the output of A/D converter and go through the pre-operation of triggering and framing of data. After these operations, data are transmitted to the back-end of the ARM processor and then display on the LCD. A lot of difficult exited in the successful operation in the micro respect which is mainly about A/D data collection and the of transmission data. All of these issues have been settled by the revising of hardware and software.KEYWORDS：High-speed Data Acquisition, Triggering, High-speed PCB High-speed, A/D converter２1绪论1.1 引言数计算机技术在飞速发展，微机应用日益普及深入，微机在通信、自动化、工业自动控制、电子测量、信息管理和信息系统等方面得到广泛的应用。
一种虚拟示波器的设计
第２卷 ｌ
・
第 ２期
电子测 量与 仪器学 报
ｊ ＲＮ Ｌ ＯＦ Ｅ ＥＣ ＲＯ Ｃ ｏＵ Ａ Ｌ Ｔ ＮＩ
ＭＥ ＵＲＥＭＥＮＴ Ａｓ ＡＮＤ Ｎｓ Ｉ ０
２０ ０ ７年 ４月
一
种虚 拟 示 波 器 的设计
诸 多不便 。
（ ） 统 的示 波 器 或 是 不 能 存 储 采 集 到 的 波 ２传 形， 或是对 存储 波形 的长短 有很 严格 的限制 ， 即使 可
ｏ ｃｌ ｓ ｏ ｅ ｓ ｉ ｏ ｃ ｐ ．Ｗ ｉ ｉ ｖｒ ａ ｏ ｃ ｌ ｓ ｏ ｅ ｌ ｘｂ ｅ ｒ ｓ ｌ ｔ ｎ， ｅ ｅ ａ ｕ ａ ｅ ａ ｄ ｅ ｐ ｎ ａ ｉ ｔ ｅ ｓ ｃ ｅ ｓ ｌ ｎ ｌ ｈ ｈ ｔ ｔ ｔ ｓ ｉ ｕ ｌ ｓ ｉ ｏ ｃ ｐ ，ｆ ｉ ｌ ｅ ｏｕ ｉ ｌ ｅ ｏ ｇ ｎ ｒ ｓ ｇ ｎ ｘ ａ ｄ ｂ ｌ ｙａ ｕ ｃ ｓｆ ｌ ｉ — ｌ ｉ ｒ ｕ ｙ
ｔｏ ｕ ｅ ｎ ｏ ｔ ｅ ａ ｔ ｍａ ｉ ｅ ｔｎ ｙ ｔ ｍ ｏ ｈ ｒ ｄ ｃ ｄ ｉ ｔ ｈ ｕ ｏ ｔｃ ｔ ｓｉ ｇ ｓ ｓｅ ｆ ｒｔ ｅ ＤＣ／ＤＣ ｃ ｎ ｅ ｅ ｎ ｆ ｅ ｅｌｅｅ ｔｉ ｅ ｉ ｌ ｈ ｅ ｖｒｕ ｓ ｉ ｏ ｏ ｖ ｒ ｒ ｉ ｕ ｌｃ ｌ ｌ ｃｒｃ ｖ ｈ ｃｅ．Ｔ ｉ ａ ｏ ｃ ｌ — ｔ ｔ ｌ ｌ
由于示波器可 以把信号 的幅值 同所对应 的时间清
２— 路 输 入通道 ； ４
晰地显示 出来 ， 以它 已经 成为 每位 电子 工程师必 备 所
（ ） 统 示 波器 的触 发 类 型是 有 限 的 ， 别 是 ４传 特 对信 号 的触发方 式 有一 些 特 殊 的要 求 ， 用 的示 波 常 器 是做 不 到的 ；
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POWER SUPPLY TECHNOLOGIES
图２ 软件系统总体流程图
Electronic Design & Application World-Nikkei Electronics China
101
APPLICATION of IC PRODUCTS
INDUSTRY ANALYSIS
自控与测量
APPLICATION of IC PRODUCTS
用了多线程技术，除了一个处理用 还创建了两个辅助线程，从而最大 户输入消息的用户界面线程之外，
Electronic Design & Application World-Nikkei Electronics China
图１ ＣＳ ８２Ｇ采集卡系统框图
AUTOMATION & MEASUREMENT EMBEDDED SYSTEMS
采集线程利用了采集卡驱动程序提 供的中断采样函数，采样深度 ｎ 由 控件设定，每当采集完成 ｎ 个点的 采样时，采样数据便被送入卡上的 缓冲区，然后通过 Ｐ Ｃ Ｉ 总线向计算 机传输数据，当数据传输完毕之 后，采样线程向数据处理线程发送 Ｗ Ｍ ＿ Ｒ Ｅ Ｃ Ｅ Ｉ Ｖ Ｅ 消息，通知数据处 理模块对这 ｎ 点进行分析处理。在 主线程里，主要接收用户操作的消 息，比如通道参数的设定、通道显 示的设定、数据的存储打印以及察 看历史数据、波形等操作。 软件功能模块 该虚拟示波器有 ５ 大功能模 块：数据采集、用户界面、频谱分 析、数字滤波以及波形显示。 信号采集模块 信号采集模块主要完成对数据 的采集 ， 根据所采集信号的不同采 用不同的采样频率。这个模块中应 用程序会通过采集卡的驱动程序和 硬件进行通信，如果把这个模块放 在程序主线程中实现， 那么，当应用 程序与驱动程序进行数据通信时 ， 主界面就会冻结。为了解决这个问 题 ， 本文直接创建一个子线程来单 独完成与驱动程序的通信任务 ， 让 主界面专心于响应视窗界面的信 息。在 子 线 程 中 通 过 调 用 ｇａｇｅ＿ｓｔａｒｔ＿ｃａｐｔｕｒｅ（ ）函 数进行数 据的采集。 用户界面模块 界面主要分为三个视图：主视 图基于 ＳｃｒｏｌｌＶｉｅｗ， 用于显示波形； 另 外 两 个 视 图 基 于 107
EMBEDDED SYSTEMS POWER SUPPLY TECHNOLOGIES
析。实验时示波器参数设置如下： 采样模式为双通道，其中通道 １ 对 正弦信号进行采样，通道 ２ 对锯齿 波信号进行采样；采样率为 １２０ＭＳ／ ｓ；触发源为软件触发；触发时间极 限为 ２０ｍｓ；输入信号电压范围为 ＋／ － ５ Ｖ 。实验结果显示达到了预定的 效果。 设计中一个关键问题是在保证 数据采集实时性的同时，又能及时 地响应用户的操作或进行数据显 示。在本文中，为解决这个问题采
系统的软件设计
虚拟示波器的软件开发环境 虚拟仪器最核心的是软件技 术。目前，用于虚拟仪器开发的软 开发平台主要有两大类：一类是通 用的可视化软件编程环境，主要有 Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ 公司的 Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋ 和 Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ、 Ｉｎｐｒｉｓｅ公司的Ｄｅｌｐｈｉ 和Ｃ＋＋ Ｂｕｉｌｄｅｒ等； 另一类是一些公 司推出的专用于虚拟仪器开发软件
COMMUNICATIONS & COMPUTER
试终于研制成符合要求的电渣重炉 系统。实践证明，经过改造的电渣 重炉生产出来的轧辊质量比原来有 很大提高，达到了预想的目的。而
一方面安装了导热性好的散热器， 计，主要是对电流进行数字滤波。 且本系统将来还可在不改变硬件系 并加强整流箱的通风性能。另一方 面，在可控硅电路上并联了一个阻 容关断过压吸收电路，该电路的引 线要短，电阻必须采用无感电阻。 同时在整流器的交流端还安装了星 由于在进行电流采集时需要得到的 是电流的有效值，所以在系统中可 以通过 ＡＤ５７４ 对正弦交流电压信号 进行一周期采样 ５０ 次，然后在程序 中通过一定算法得到电流的有效 统的情况下进行升级，通过采用更 先进的控制算法，来提高系统的控 制精度，从而大大降低企业的生产 成本。■
AUTOMATION & MEASUREMENT
101
ＦｏｒｍＶｉｅｗ， 一个用于动态显
了一种新的滚动显示算法，突破了 滚动显示只能观察变化缓慢的信号 的限制。算法核心思想如下。 １． 得到所采集数据块的第一个 和最后一个数据点的横坐标 ｍ＿ｘＭｉｎ 和 ｍ＿ｘＭａｘ，两者之差即为 波形的逻辑宽度。 ２． ｍ＿ｘＭａｘ－ｍ＿ｘＭｉｎ 的值为逻 辑坐标， 把它转化为设备坐标ｃｘ， 用 ｃｘ 设定整个滚动视图的宽度。 ３． 为了提高画图的效率， 需要 画出滚动视图可视部分的图形，也 就是剪裁区的图形，因此要确定剪 裁区。 ４． 画出坐标以及剪裁区内的一 段波形。利用 Ｃ Ｓ ｐ ｌ ｉ ｔ ｔ ｅ ｒ Ｗ ｎ ｄ ： ： ＤｏＳｃｒｏｌｌＢｙ（）函数，根据采样间隔的 这样视图滚动以后相应的剪裁区也 会发生改变，从而能动态画出新的 波形。
自控与测量
■ 常熟理工学院信息与控制工程系 陈景波 西安建筑科技大学信息与控制工程学院 杨放
一种基于高速数据采集卡的 虚拟示波器开发
摘 要：本文基于 ＰＣＩ 接口的 ＣＳ ８２Ｇ 高速数据采集卡和 Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋ 编程工具，开发了一种快速的虚拟示波器 试验系统，实现了高速数据的采集和动态波形的显示，并具有频谱分析和数字滤波功能。 关键词：虚拟示波器；数据采集；ＣＳ ８２Ｇ
虚拟示波器的系统组成
系统组成 本虚拟示波器系统主要由数据 采集卡、计算机和专用的软件组 成。 其中数据采集卡完成对输入测 量信号的调理采集、缓存，并通过 计算机 Ｐ Ｃ Ｉ 总线送入内存；计算机 在应用程序控制下，对数据进行处 理、运算，最后完成各种电量测试 并在屏幕上用图形或数据形式显
上配置有 １ ６ Ｍ Ｂ 的高速存储器，解 决了高采样率和相对较低的 ＰＣＩ 总 线数据传输速率的匹配问题。 在使用之前必须对采集卡的硬 件进行配置 ， 这些控制程序用到了 相应的底层 Ｄ Ａ Ｑ 驱动程序。通过采 集卡自带的 Ｄ Ｌ Ｌ ，可以在程序中灵 活地对硬件输入阻抗、输入电压范 围、 放大器增益大小、 采样频率、 每 次采样点数等参数进行控制。
交流电压信号转换成直流电压信号 过程中，为了减小整流时二极管产 生的非线性，可采用绝对值整流 法，这样可以很好地避免整流非线 性的问题。 由于可控硅的击穿电压接近工 作电压，热容量小，承受过电压与 过电流的能力较差，短时间的过电 压、过电流都可能造成可控硅的损 坏，为此对本系统中的可控硅电路 形连接的阻容吸收回路，用于吸收 偶发性浪涌电压。 值。控制流程如图 ２ 所示。
引言
虚拟仪器以通用计算机作为系 统控制器，各种复杂测试功能、数 据分析和结果显示都完全由计算机 软件完成，在很多方面较传统仪器 有无法比拟的优点。 本文在带有 Ｐ Ｃ Ｉ 总线接口的 Ｃ Ｓ ８ ２ Ｇ 高速数据采集卡和 Ｖ ｉ ｓ ｕ ａ ｌ Ｃ＋＋ 编程工具的基础上开发的快速 虚拟示波器试验系统，集成了波形 采集、数据分析、输出、显示等多 种功能。同时，为保证数据采集和 波形显示的实时性，设计中还采用 了多线程技术。
示。这一切均可在人机交互方式下 完成。 数据采集卡的硬件结构 本虚拟示波器采用的是 Ｇ ａ ｇ ｅ 公司的 ＣＳ ８２Ｇ 高速数据采集卡。其 硬件结构框图如图 １ 所示。 该数据采集卡是一个具有两个 模拟量输入通道的标准的 Ｐ Ｃ Ｉ 总线 插卡，卡上集成的两个高速 ８ 位 ＡＤＣ，最高工作频率高达 １ ＧＨｚ，在 单通道工作模式下，两个 Ａ Ｄ Ｃ 同时 投入工作，分别在脉冲的上升沿和 下降沿进行转换，所以最高采样频 率可以达到 ２ＧＨｚ。全卡的功能电路 由数字控制逻辑电路统一控制。卡
IC DESIGN
结语 软件设计
本系统主要的控制算法都是通 过软件来实现的，由于系统的工作 环境比较恶劣，很多因素会严重干 扰系统的正常工作，因此在系统中 除了要对主控电路进行硬件抗干扰 外，还应在软件中进行抗干扰设 在研制这套电渣重炉系统中遇 到了不少困难，主要是系统的工作 环境比较恶劣，经过多次改进和调
模拟信号经同轴电缆进入采集 卡的输入通道后，经过前置滤波电 路、衰减电路、可变增益的放大电 路，将信号处理成 Ａ Ｄ Ｃ 可以处理的 标准电平，经过 Ａ ／ Ｄ 采样量化转化 成计算机可以处理的数字信号并缓 存到存储器。该采集卡支持软件通 过 ＰＣ 机的 ＰＣＩ 总线接口控制模拟通 道的阻抗匹配、放大器的增益选 择、启动 Ａ Ｄ Ｃ 及转换结束的识别， 并允许将采集数据以 Ｄ Ｍ Ａ 方式传 输到计算机内存，同时对数据信号 进行分析处理、显示、存储及打印 输出。
COMMUNICATIONS & COMPUTER
为虚拟示波器的开发环境。 软件的方案设计 图 ２ 展示了本设计中软件系统 的总体流程图。程序开始工作后， 首先进入主线程，进行相关的初始 化工作，主要是软件界面的初始化 （ 采集卡的初始化在采集子线程中 进行）。 ＯｎＳｔａｒｔ（）函数的主要目的是 执行ＳｔａｒｔＣａｐｔｕｒｅ（）函数以启动数据 采集子线程， 执行ＳｔａｒｔＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ（） 函数以启动数据处理子线程，主线 程进入消息循环，并通过消息和子 线程进行通信。采样线程和数据处 理线程实际上是由 ｇ＿ｂＲｕｎＴｈｒｅａｄ 变 量控制的循环过程，这样可以方便 主线程控制工作线程的退出。数据
实验与讨论
在实验中使用该系统对正弦信 号和锯齿波信号进行了采集，并对 两个通道的信号分别进行了频谱分
示采集数据的特征参数，另一个用 于对示波器进行操作。 频谱分析模块 本软件利用快速傅里叶变换 （ＦＦＴ）进行频谱分析，采用按时间抽 取 ＦＦＴ算法，然后将幅值频谱分析结 果在用户界面上以坐标曲线形式显 示。进行 Ｆ Ｆ Ｔ 时可以选择点数，有 １０２４、２０４８、４０９６ 三种选择，如果 点数不够，程序自动补零。 数字滤波模块 本软件可以对所采集信号进行 低通和高通滤波。首先根据给定通 带截止频率、阻带截止频率、通带 衰减和阻带衰减设计出Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ 模拟滤波器，再用双线性变换法设 计出数字滤波器。 波形显示模块 当前波形显示主要有两种方 法，分段显示和滚动显示。本设计 采用了滚动显示的方法，并且提出