基于fpga控制vga显示的多通道数字示波器的设计

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1、万方数据2011年7月15日第34卷第14期现代电子技术ModernElectronicsTechniqueJul．2011V01．34No．14基于FPGA控制VGA显示的多通道数字示波器的设计王至秋(青岛农业大学机电工程学院，山东青岛266109)摘要：为了实现对O～1MHz的信号进行测量以及显示的目的，制作了基于SOPC技术的VGA显示数字存储示波器。采用硬件与软件相配合的设计方法，主要模块有基于FPGA的最小系统模块、信号调理电路模块、AD采样模块、触发电路模块，VGA显示模块、4×4矩阵键盘模块和RAM存储以及FLASH存储模块。

2、具有模拟信号可进行任意电平触发、数字信号可使用上升沿和下降沿触发．存储回放，垂直灵敏度挡住设王、扫描速度档位设置、VGA显示多个界面等特点。通过波形测量实验，得到较好的显示渡形。关键词：FPGA；数字示波器；A／D采样；VGA显示中图分类号：TN919—34文献标识码：A文章编号：1004—373X(2011)14—0055-03DesignofThree-channeldigitalOscilloscopesforControllingVGADisplayBasedonFPGAWANGZhi-qiu(CollegeofEleetromec

3、hanicalEngineering，QingdaoAgriculturalUniversity，Qingdao266109·China)Abstract：InordertOachievethe0～1MHzsignalmeasurementanddisplay。theVGAdisplaydigitalstorageoscilloscopebasedonSOPCtechnologyisdesigned．Thecompatiblehardwareandsoftwaredesignmethodisadopted．Thisproductioncon

4、sistsoftheminimumsystembasedonFPGA，signalconditioningcircuit，ADsamplingmodule，triggercircuit，VGAdis—playmodule。4×4matrixkeyboard，RAMmemorymoduleandFlashmemorymodule．Ithasthecharacteristicsofarbitraryleveltriggerforanalogsignals，risingandfallingedgetriggerfordigitalsignal，s

5、torageplayback，verticalsensitivityset，scanningspeedset。multi-interfaceVGAdisplayandSO0n．Thebetterwaveformdisplaywasobtainedbywaveformmeasuringexperiments．Keywords：FPGA；digitaloscilloscope；ADsampling；VGAdisplay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

6、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[1]，配合高速外围电路，可以测量频率为1MHz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[23微处理器嵌入到了FPGA中，实现了可编程片的嵌入以及在可

7、编程片上的系统设计。MicroBlaze通过LBM总线访问片上的存储模块BlockRAM，然后通过OPB总收稿日期：2011-02—28线上挂接外设进行接口连接和驱动。VGA显示部分采用双缓冲机制进行工作，在FP-GA内部建立RAM，按照一定时序降RAM内的缓存数据映射到VGA显示屏上。图1系统框图2硬件设计2．1信号调理电路模块信号调理电路模块，对输入的模拟信号进行处理，由于输入电压幅度为一2．5～+2．5V之间，而后一级万方数据56现代电子技术2011年第34卷的AD模块采用了12位的高速A／D转换芯片ADS804，只能对0～2V的电压

8、进行模／数转换，故需要将输入电压先抬升为o～5V，在应用运算放大器进行比例缩小，达到0---2V的模数转换要求。2．2A／D转换电路A／D转换模块采用存储采样数据的并行数据处理方