基于SOPC的数字示波器的设计与实现

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1、基于SOPC的数字示波器的设计与实现摘要随着科学技术的发展，示波器在各个学科研究中得到广泛应用，是从事各种电子产品研发、生产、检验的重要工具，也是科学研究和高等院校中应用广泛的通用仪器。目前研制出一种能够满足高等院校科研和教学要求的示波器是非常必要的。为此，本文设计了一种新的基于NIOSII的嵌入式数字示波器。NIOSII是一种基于FPGA(现场可编程逻辑器件)开发的软核CPU，它以代码的形式固化在FPGA内。可配置特性给嵌入式系统设计带来了更大的灵活性，可以说它为嵌入式系统的设计提供了一种全新的思路。在对示波器工作原理和系统结构分析后，通过

2、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、显示器、键盘等硬件的控制。针对示波器系统具体所完成的各种功能用途，文章着重讨论了示波器系统核心部分，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。特别是在示波器数据采集、工作方式、触发模式、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CPU协调工作方面，进行了较为详细的介绍。针对示波器系统

3、设计中关于带有发点位置的数据采集存储的技术难点问题，本文提出了完全由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数字存储的信号自动手动测量、波形和变量存储和电阻测量等功能。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、开发周期短特点，在便携式设备开发中具有广泛的应用前景。仿真和理论分析表明，实验结果正确。最后论文对主要工作进行了总结，并指出了系统需要进一步完善和发展的方向。关键词：数字示波器

4、，实时采样，等时效采样，NIOSII，FPGADESIGNANDIMPLEMENTATIONOFDIGITALoSCILLoSCoPEBASEDONSoPCABSTRACT晰ththedevelopmentofscienceandtechnology,digitaloscilloscopeisaveryimportantinstrumentandwidelyusedinfundamentalresearchandproductdevelopment．OscilloscopeiSalsoakindofgeneralinstrumentswide

5、lyusedinscienceresearchanduniversities．ItiSverynecessarytodevelopakindofoscilloscopetomeettherequirementofscientificresearchandteachinginuniversities．Accordingtothis，thispaperintroducesanewdesignschemefortheDigitaloscilloscopebasedonMOSII．NIOSIIiSatypeofsoftcoreCPUwhichbase

6、sonthedevelopmentofFPGA．NIOSIIhasthecharacteristicofreconfiguration，whichbringsmoreflexibilitytothedesigner．W．ecallsaythatN10SIIhasofferedakindofbrand．newtrainofthoughttoEmbeddedSystemdesigner．Afteranalyzingthesystemstructureofoscilloscopeanditsworkprinciple，weimplantedthee

7、mbedded-systemprocessorintoFPGAasthemajorciandconstructedtheinterfacemoduleoftheprocessorwitllt11eprogrammablelresourcesandIPcoreinFPGA．Meanwhile．withtheassistanceofavalonlinFPGA，thecontrolscanberealizedonsuchperipheralastheanalogpath，hi曲一speedA／Dtransformation，黜蝴，LCDmonito

8、r,keyboard，etc．Aimingatthepracticalapplicationsdonebyoscillatorsystem，thethesismak