基于ARM、FPGA的数字示波器设计

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1、基于ARM、FPGA的数字示波器设计大连理工大学本科毕业设计（论文）基于ARM、FPGA的数字示波器设计DesignofDigitalOscilloscopeBasedOnARMandFPGA学院（系）：控制科学与工程专业：自动化学生姓名：王若頔学号：201181333指导教师：吴振宇副教授评阅教师：完成日期：大连理工大学基于ARM、FPGA的数字示波器设计DalianUniversityofTechnology基于ARM、FPGA的数字示波器设计摘要随着电子测试技术的不断发展，测试技术亦在不断提高，向着自动化、智能化、数字化的方向发展，以满足测试需求。数字

2、示波器因具有自动刻度、波形数据存储分析、程序控制和自动测量等功能，正迅速全面替代模拟示波器，得到越来越广泛的应用。由于台式示波器体积大、成本高、不宜携带等缺点，在现场测试使用方面存在局限性，因此手持示波器逐渐走入人们的视野。本设计采用stm32芯片作为主控单元，通过FSMC总线协调控制FPGA、CPLD，进行信号检测、测量及液晶屏显示控制。对于不同输入信号，可以对采样率及衰减（放大）倍数进行调整，并将采集数据在液晶屏上显示。本文设计由以下4个方面组成：（1）以stm32为核心设计数字示波器硬件平台及程序设计，完成了硬件设计及程序调试。使用FSMC总线协调控制

3、FPGA，CPLD完成数据传输，结合按键进行相应功能选择。（2）利用FPGA高速并行处理的特点，结合高速A/D转换芯片，完成信号采样、FIFO及触发功能，同时FPGA为CPLD提供时钟。使用EPCS16存储FPGA程序及配置，外接SDRAM存储AD采集数据。（3）针对不同的信号幅值使用不同的衰减（放大）倍数，使信号幅值在ADC采样输入范围内，便于AD采样。针对不同频率信号使用不同的采样率，FPGA为高速AD芯片提供合适的时钟，合理利用资源。（4）TFT液晶屏作为用户端输出设备，使用GUI界面显示波形。由stm32控制CPLD读取高速静态RAM数据，进行刷屏操

4、作，不占用单片机资源。关键词：数字示波器；FPGA；高速采样；信号测量-I-基于ARM、FPGA的数字示波器设计DesignofDigitalOscilloscopeBasedOnARMandFPGAAbstractAlongwiththedevelopmentofelectronictestingtechnology,thetechnologyoftestinghasbeenimprovedanddevelopedtowardautomation,intelligenceanddigitalization,inordertomeetthetestingne

5、eds.Digitaloscilloscopeiscompletelyreplacinganalogoscilloscoperapidlyandbeingwidelyusedbecauseofitsautomaticcalibration,waveformstorage,programcontrol,automaticmeasurementandotherfunctions.Duetothelimitationsoffieldtestfordesktoposcilloscope,handheldoscilloscopecomesintoourvision.I

6、nthispaper,ARMseriesstm32chipisusedasmaincontrolunittocontrolFPGA、CPLDtodosignaldetection,measurementanddisplayLCDthroughFSMCbus.Fordifferentsignals,samplingrateandattenuation(amplification)canbeadjustedtomatchdifferentwaveforms.Thispapercanbesummarizedasthefollowing4aspects:(1)ARM

7、microcontrollerisusedascoreprocessortobuildthehardwareplatformandprogrammingofdigitaloscilloscopeandcompletehardwaredesignanddebugging.FSMCbusisusedtocoordinatecontrolFPGAandCPLDtocompletedatatransmission,choosingcorrespondingfunctionswithkeys.(2)BasedonthefeaturesofFPGAhighspeedpa

8、rallelprocessingandcombine