【硕士论文】手持式数字存储示波表系统设计及底层驱动实现.pdf

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1、电子科技大学硕士学位论文手持式数字存储示波表系统设计及底层驱动实现姓名：廖晓鹏申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：林水生20050101摘要摩尔定律揭示了集成电路工艺突飞猛进的发展势头，在此基础上，集成电路向着体积更小，功能更强，功耗更低的方向发展。高性能，低功耗，便携化成为仪器发展的一个新热点。手持式数字示波表集成数字存储示波器，数字频率计，频谱分析仪为一体，充分体现了目前仪器设备的发展特点。本文讨论的数字示波表系统采用了CPU软核嵌入技术，在FPGA芯片中嵌入CPU软核，并在FPGA剩余的资源中实现示波表系统的外围数字控制电路，包括高速FIFO，触发控制电路，L

2、CD显示控制电路，频率周期测量模块等，构成了示波表的数字核心模块。为了达到良好的交互效果，本系统采用了320×240点阵LCD，配合图形用户界面，实现同用户的实时交互。本设计使用Altera公司的Cyclone系列FPGA芯片，它包含丰富的资源，并提供Nios软核CPU，使开发过程得以简化。本文重点阐述示波表系统软件结构设计及底层驱动的实现，包括示波表系统的框架设计、底层硬件驱动程序设计、模块配合控制程序设计以及部分算法的设计实现。此外，对于在设计过程中所遇到的困难以及所采取的各种调试方法在本文中也给出说明。为了提高软硬件协同开发的并行度，本文还阐述了高级语言级仿真系统的设计及

3、实现，使开发过程中软件的开发对硬件的依赖程度得到降低。最后，本文对系统调试和测试进行了详细的描述。通过各方面的测试，得出本系统基本达到了设计要求。关键词：数字存储示波器，Nios，SOPC，数字信号处理，FPGA111AbstractAsthemostfrequentlyusedinstrumentintheelectronicengineering，oscilloscopeextemsthehumanvisionbyit’spower．Astimegoesby，Ithavebeendevelopedintoseveralfamilys．OneforkiSthePortable

4、instrument．Thisdissertationwillillustratethedevelopmentoftheportableoscilloscope．BaseontheSOPCtechnology，thedesignhasaverycompactarchitecture．Onechipgivesthesolutionofthehandheldoscilloscopedigitalpart．TheNiosprocessorisembeddedintotheCycloneFPGAalsowithseveralcustomprephiealcontrollogicinte

5、grated．Thesolutionprovidewithfastdatacatch，triggercontrol，displaydirver，parametertransfer，etc．SoftwarerunninginthechipcontrolsthewholesystemflStheirbrain．ThedissertationmainlyfoCUSonthesoftwarearchitecturedesignandlowlevellayerimplementation．Firstlythedissertationdescribesthehardwareandsoftw

6、arearchitecture，andshowsthegoalofthisdesign．Fromrequirementanalysistomodulesimplementation，thedissertationgivesthewholevisionofthedevelopmentproces．Secondly，itdescribesthelowlevellayerimplementation．Thelowlevellayerofthesystemiscomposedofhardwaredriversandhardwarelogicblockimplementation．Atl

7、ast，itdescribesthedebuggingandtestingindetail．Debuggingandtestingistheimportantissueofthedissertation．Byprovidingwiththetestresult，thedissertationshowsthatthedesignissuccessfulandtherequirementismet．Keywords：DSO(digitalstorageoscilloscope)，FIFO(fir