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1、《自动化与仪器仪表》2017年第5期(总第211期)∗基于FPGA的数字存储示波器的设计与实现屈宝鹏,张喜凤(陕西国防工业职业技术学院电子信息学院陕西西安,710300)摘要:数字存储示波器可以将人眼无法观测的电信号转换为图像,显示在液晶屏上,它在电子行业的各个领域都有极其重要的作用。以现场可编程门阵列FPGA器件作为主控制器,采用高速AD芯片AD9280进行数据的采集,用点阵LCD显示波形,通过模拟电路设计、数字逻辑设计以及软件编程设计,实现了一款基于FPGA的多功能可控的数字存储示波器。经过系统测试验证,设计的数字存储示波器达到了设计要求,系统具有结构简单
2、、使用便利、便携性好和扩展性好等优点,而且系统成本得到了有效控制。由于FPGA开发周期较短,系统软件设计可移植性好,系统可以通过更换FPGA核心芯片和模数转换采样芯片获得更高的性能指标,快速实现系统升级。关键词:FPGA;液晶显示;高速采样;数字示波器中图分类号:TN47文献标识码:BDOI编码:10．14016/j.cnki．1001-9227．2017．05．221Abstract:Digitalstorageoscilloscopecanconvertelectricalsignalsthathumaneyescannotobserveintoimage
3、sdisplayedontheLCDscreen.Ithasextremelyimportantroleinallareasoftheelectronicsindustry.Amultifunctionportabledigitalstorageos-cilloscopeisrealizedbasedonafieldprogrammablegatearray(FPGA)devicesasthemaincontroller,high-speedADchipfordatacollection,andadotmatrixLCDforwaveformdisplay.B
4、ycombininganalogcircuitdesignwithdigitallogicdesign,andsoftwareprogrammingdesign,thedigitalstorageoscilloscopeisdesigned.Afterthesystemtestingandvalidation,thedigitalstorageoscilloscopedesignedinthispapermeetsthedesignrequirements.Thesystemhasasimplestructure,convenientuse,portabili
5、ty,scalability,andcontrollablecosts.DuetotheshortdevelopmentcycleofFPGA,andthesoftwaredesignportability,thesystemcanachievehigherperformancequickly,byreplacingtheFPGAcorechipandtheanalog-digitalconversionsamplingchip.Keywords:FPGA;LCD;high-speedsampling;digitaloscilloscope的带宽超过1GHz,
6、并且许多方面的性能都高于模拟示波0引言[14-15]器。随着性能的提升和应用范围的扩大,数字存储数字存储示波器是一种常见的电子测量和测试设备,示波器的开发日益受到重视。它广泛应用于模拟电子与数学电子相关的电路设计与测本文设计的数字存储示波器采用了FPGA为核心数试、各类用电产品性能的检测、工业自动控制测试等领据处理芯片,在开发板上进行了系统验证,如图1所示系[1-4]域。分析比较国内生产的数字示波器产品与国外同统结构示意图。数字存储示波器包括三个部分:类产品,可以发现无论是从产品种类、产品性能还是在产(1)外部扩展电路部分,用于将被测的模拟信号采样[5-9]品
7、生产规模上均存在着较大差距。因此,加强对数字转换为数字采样信号,输出给FPGA芯片;存储示波器的研发是具有必要性的,它将会对我国电子和(2)可编程片上部分(FPGA部分),用于控制信号采通信产业的发展产生非常巨大的影响,并且会有广阔的市样存储,测量频率,显示控制,生成自检信号;[10-12]场发展前景。(3)液晶显示电路部分,用于将被测信号的波形、频本文设计的数字存储示波器使用可编程器件FPGA率、周期、电压等信息显示给用户。作为核心处理芯片,采用随机釆样技术进行采样,应用等系统的整体结构如图1所示。其中,输入信号电压取精度测量和等时效测量原理,使用ILI93
8、25芯片驱动2．8决于采样电路的范围,
