具有快速捕获与大容量存储功能的高速数据采集模块设计

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1、分类号密级注1UDC学位论文具有快速捕获与大容量存储功能的高速数据采集模块设计李修一指导教师姓名王厚军教授电子科技大学成都（职务、职称、学位、单位名称及地址）申请专业学位级别硕士专业名称检测技术与自动化装置论文提交日期2012.4论文答辩日期2012.5学位授予单位和日期电子科技大学答辩委员会主席评阅人年月日注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。1万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研

2、究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月日2

3、万方数据摘要摘要随着电子行业的发展，特别是集成规模的扩大、信号频率的提高，工程师对电子测量和对电子测量仪器本身的要求越来越高，对采样率和存储容量两个方面提出了更高的要求，同时希望有更好的波形捕获能力。本课题也着重从这几个方面着手，围绕采样率、存储容量和捕获率三个关键技术指标做了详细分析和设计，尝试在现有器材和工艺的基础上尽可能同时提高以上指标。同时课题成果具有可复制性和一定的提升空间，为后续进一步提升性能打下基础。由于是和民营企业合作，在保证可靠稳定、适合量产和低成本的前提下，经过对其调研后最终确定了1GSPS最高采样率、1

4、6Mbyte存储深度和200000wfms/s波形捕获三项指标，基本满足了大多数情况下的检测需求，本文主要按以下思路阐述：1、由分到总，围绕关键指标，对数据采集、处理、大容量存储以及波形捕获方案分别进行理论论证后，选用了双片FPGA+DSP的核心控制框架体系，两片FPGA有各自的任务，相互协调完成和处理DSP的各项指令，再结合前端的单片高速ADC和后端的大容量存储芯片，最终确定了本系统的整体架构。2、在高速采样子模块中，确定了单片采集方案并选定核心器件后，从阻抗匹配和外围电路入手，按照数据流走向，详细介绍了高速采集后数据的同

5、步接收处理和缓存设计，并对数据流中的均匀抽点和峰值检测做了相关介绍。3、在大容量存储子模块中，为了提高可靠性和缩短研发时间，并且使其具有可移植性，选用了基于IPcore为基础的控制方案。由DDR2访问原理开始，从相关工作时序的介绍入手，详细介绍了内部控制器各项功能的实现，并根据计算输入、输出匹配数据的结果确立了各读取时钟的大小，进而介绍了数据流走向、缓存的实现、时钟以及寻址等等各功能，并且对其特殊的预触发结构做了相关介绍。4、在并行映射子模块中，由于传统串行结果的数字示波器架构中采集后的信号经过调理、存储、处理后显示的时间远

6、远大于采样本身的时间，这种串行处理的结构极大的制约着捕获率的提高。对捕获率和死区时间关系的理论研究基础上提出了一种并行处理结构，在FPGA中搭建一个并行处理模块替代DSP做波形存储和映射，从而提高了捕获率。关键词：数字存储示波器深存储高速采集DDR2控制器I万方数据ABSTRACTABSTRACTWiththedevelopmentofelectronictechnologyespeciallytheintegration-sizeincreaseandfrequencyimprovement,engineersareset

7、tinghigherexpectationtoelectronic-measuringinstruments,requestinghighersamplingrateandstoragecapacityaswellasbetterabilitytocapturewaveform.Basedondetailedanalysisanddesignofthethreekeyindexesincludingsamplingrate,storagedepthandcapturerate,theauthortriestoimprovet

8、hemontheexistingequipmentandtechnologybasis,makingtheachievementreplicableandvaluableforperformanceenhancement.Cooperatingwithaprivateenterprise,