基于spartan6的简易示波器

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1、学生£XILINXAdigilent华中科技大学电子与信息工程系2014年“XILINX-依元素”杯电子设计竞赛基于FPGA的简易示波器设计说明书团队成员：光电1209班马晨旭光电1208班吴鑫屯子1201班付灿苗指导教师：陆三兰2014年秋季【摘要】本项目主要是利用Spartan-6发板制作简易示波器。已完成的系统能够捕捉外部输入信号（任意波形），并以此频率为基础产生同频率的波形，能够实现调频，并显示在TFT屏幕上。关键技术是利用Xilinx公司的开发板搭建软核系统和自定义IP核对输入信号进行处理后输出显示。【关键词】：示波器；软核；调频；自定义IP核Abstract：Thi

2、sprojectistheuseofSpartan-6developmentboardandcreateasimpleoscilloscope.Thecompletedsystemiscapableofcapturingancxtcrnalinputsignal(arbitrarywaveform),andasthebasistogenerateafrequencywaveformofthesamefrequency,toachieveFM,anddisplayedontheTFTscreen.ThekeytechnologyistheuseofXilinxdevelopmen

3、tboardstobuildsoft-coresystemsandcustomIPcheckinputsignalprocessingoutputdisplay.Keywords:frequencymeter；functiongenerator；frequency；Amplitude目录1.概述51.1.设计目标51.2.关键技术51.3.考核指标614参考资料61.5.元器件列表61.6.成员歹0表71.7•时间历程71.8.视频和PPT81.9.系统实物图片92.总体设计92.1.方案论证92.2.物理逻辑架构102.3.物理系统10231功能102.3.2接口102.3.

4、3管脚分配102.4.系统工作方式153.系统组成173•1•夕卜1•••173.1.1.模块设计173.1.2.流程设计1732内部信号处理173.2.1.模块设计174.开发环境184.1.硬件环境184.2.软件环境185.系统调试与测试方法1852测试方法与仿真结果1853测试仪器185.4.测试结果与分析196.不足与改进196.1不足之处196.2未来的改进207•I—I丿纟吉208.致谢201.概述该系统的设计可以分解为一系列的单元实验，可以提高单元实验教学的难度,实际需求说明：1）软核系统：自行搭建软核系统，结合自定义IP核对外部采集的信号进行处理，实现示波器的

5、功能；2）电压转换：熟悉模拟电路设计过程，给电路提供稳定的电源；3）串行AD/DA转换：深刻理解AD/DA转换的概念及使用技巧，为本系统的信号采集模块；4）自定义IP核：完成AD驱动和键盘的驱动。1・1・设计目标可以捕获外部接入信号经过处理后送TFT显示,并通过外接键盘实现调频。1）由AD/DA转换捕捉外部输入信号（任意波形）送FPGA；2）在已测得的外部输入信号，在开发板上用软件进行处理后在TFT屏幕上显示（任意波形）；3）输出信号的频率可通过外接键盘手动调整。1.2.关键技术1）串行AD/DA转换电路设计：把外部模拟信号转换成数字信号这样可为开发板上识别外部信号做好准备工作

6、，大大减轻了硬件语言编写的工作量；2）软核系统的搭建：Xilinx公司的MicroBlaze32位软处理器核是支持CoreConnect总线的标准外设集合。MicroBlaze处理器运行在100MHz吋钟下，非常适合设计针对数据通信嵌入式系统。本系统采用搭建软核系统，外接自定义IP核，通过IP核高速有效的采集外部数据，然后在软核系统上进行处理，最后通过TFT输出显示，这样就避免了用Verilog代码进行繁琐的数据处理，减小的处理过程中的错误率，提高了工作效率，能更好的实现既定功能；3）IP核中FIFO的使用，由于外部数据量很大，必须使用FIFO核来进行数据的缓存；4）自定义IP

7、核：用来采集外部AD的信号，同时使用外接键盘实现对输出频率的调节。1・3・考核指标1）外部信号（任意波形）的频率测试范圉1-5000Hz;2）外部输入信号可在开发板上的TFT屏幕上显示岀相同的波形；3）由开发板上外接的键盘对波形的频率进行调整；14参考资料《VerilogHDL程序设计教程》王金明编著人民邮电出版社《基于XilinxFPGA的多核嵌入式系统设计基础》张亮等主编西安电子科大出版社1.5.元器件列表元器件型号单价（数量）主要性能实现功能物理系统Spartan-6开发板¥500x1