基于sopc技术手持式数字存储示波表硬件设计

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1、基于SOPC技术的予持式数字存储示波衷硬件实现摘要介绍了一种基于可编程片上系统(SystemOnProgrammableChip，以下简称SOPC)技术的手持式数字存储示波表的硬件实现方案。在对示波器工作原理和系统结构分析后，通过在FPGA中植入嵌入式系统处理器作为核心控制电路，利用FPGA中的可编程逻辑资源和IP软核来构成该嵌入式系统处理器的接口功能模块，借助于Avalon总线，实现对外围模拟通道、高速A／D转换器、RAM、LCD显示器、键盘等硬件的控制。阐述了示波表系统的整体设计框架和各个模块的具体设计电路，其中包括模拟通道部分、数字控制部分、电阻测量部分、电源供

2、电部分、人机交换部分等。针对示波表系统具体所完成的各种功能用途，文章着重讨论了示波表系统的核心部分，即基于SOPC技术的数字控制部分在完成具体功能方面所起到的关键作用和实现电路。特别是在示波表数据采集、工作方式、触发模式、运行模式、时基幅基控制、LCD显示等方面，如何充分合理利用FPGA的特点，及其与软核CPU协调工作方面，进行了较为详细的介绍。针对示波表系统设计中关于带有触发点位置的数据采集存储的技术难点问题，本文提出了环形FIFO设计思想，实现了完全由FPGA对数据进行采集存储的方案，这样既保证了信号的稳定触发，又实现了数据的快速采集存储，简化了软件的设计，提高了

3、系统性能。本文设计的系统硬件和相关的软件程序很好地实现了手持式数字存储示波表的信号自动手动测量、波形和变量存储、电阻测量等功能。由于SOPC技术具有芯片体积小、易编程、运行速度快、稳定性高：软件设计灵活、开发周期短等特点，征便携式设备开发中具有广泛的应用前景。由本文设计的数字示波表系统结构为其它便携式设备开发者提供了一个很好的设计实例。关键字：可编程片上系统、手持式数字存储示波表、系统硬件结构、现场可编程门阵列基于SOPC技术的于持式数字存储示波表硬件实现ABSTRACTThisthesisintroducesamethodtoimplementthehardware

4、designofportabledigitalstorageoscilloscopebasedontheSystemOnProgrammableChip(SOPCinthefollowing)．Afteranalyzingthesystemstructureofoscilloscopeanditsworkingtheory,weimplantedtheembedded-systemprocessorintoFPGAasthemajorcircuitandconstructedtheinterfacemoduleoftheprocessorwiththeprogramm

5、ablelogicresourcesandIPcoreinFPGA．Meanwhile，withtheassistanceofavalonlineinFPGA，thecontrolscanberealizedonsuchperipheralastheanalogpath，high—speedA／Dtransformation，RAM，LCDmonitor,keyboard，etc．Furthermore，thisthesishaselaboratedthewholeframeworkdesignandspecificdesignofcircuitinrespectiv

6、emodule，amongthemareanalogchannels，digitalcontrol，resistancemeasurement，powersupply,human-computerexchange，etc．Ainfingatthepracticalapplicationsdonebyoscillatorsystem，thethesismakesanintensivediscussiononitscoretechnology，i．e．whatcriticaleffectthedigitalcontrolbasedonSOPChasandhowcircui

7、tdesignisrealizedinrealandspecificapplications．Particularly，suchaspectsasdatacollectionofoscillator，workingpattern，triggeringpattem，runningpattem，controloftimeandfrequency，displayofLCD，howtomakethemostofFPGAandadaptationtoCPU，etc．havebeenanalyzedindetail．Moreover,animportantpro