基于fpga的usb虚拟示波器设计

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1、毕业论文(设计)学院：电子信息工程学院专业：通信工程年级：2006级题目:基于FPGA的USB虚拟示波器设计学生姓名：学号：指导教师姓名:职称:本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：年月日目录摘要1Abstract11引言21.1虚拟仪器的发展现状与前景21.2USB总线技术发展现状与前景21.3FPGA的发展现状与前景32系统总体设计52.1信号调理和A/D采样模块52.1.1阻抗匹配和

2、程控放大电路62.1.2A/D转换器62.2FPGA控制模块72.2.1时基控制器82.2.2比例控制器92.2.3USB控制器102.3USB通信模块112.4上位机显示操作模块143总结16致谢17参考文献17基于FPGA的USB虚拟示波器设计摘要：传统的示波器虽然功能齐全，但是体积大、重量重、成本高等一系列问题使其应用受到了限制。有鉴于此，本文设计了基于FPGA的USB虚拟示波器。它以FPGA芯片为核心，辅以必要的外围电路（包括信号调理、A/D转换），利用VerilogHDL语言编程实现了对USB芯片CY7C68013A的控制，垂直灵敏度和水平灵敏度的挡位设置

3、等操作。通过USB将数据上传到VC6.0编写的上位机软件，实现了简单的示波器操作和显示功能。关键词：虚拟示波器；FPGA；USB2.0FPGAandtheUSB-basedvirtualoscilloscopeAbstract:Thetraditionaloscilloscopeisfull-featured,andbulky,heavy,highcostmakeapplicationslimited.Inviewofthis,thepaperdesignedFPGA-basedUSBvirtualoscilloscope.FPGAchipisthecoreinth

4、esystem,whichwassupplementedwiththenecessaryperipherals,suchassignalconditioning,A/Dconverter.VerilogHDLlanguagewasusedforUSBcontroloftheverticalsensitivityandhorizontalsensitivitysetting.ThedatawastransferredtothePCoverUSB;thesystemsoftwarewasdevelopedonVC6.0platformandrealizesasimple

5、operationandwaveformdisplay.Keywords:VirtualOscilloscope;FPGA;USB2.01引言1.1虚拟仪器的发展现状与前景虚拟仪器的概念是1986年由美国国家仪器公司(以下简NI公司)首先提出的。所谓虚拟仪器就是利用现有的计算机，加上特殊设计的仪器硬件和专用软件，形成既有普通仪器的基本功能，又有一般仪器所没有的特殊功能的高档低价的新型仪器。它可代替传统的测量仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、频谱分析仪等;还可集成于自动控制、工业控制系统，可自由构建成专有仪器系统。虚拟仪器系统可以广泛地应用在通讯、自动化、半导体

6、、航空、电子、电力、生化制药、和工业生产等各种领域。无论哪种虚拟仪器系统，都是将仪器硬件搭载到笔记本电脑、台式PC或工作站等各种计算机平台(甚至，可一以是掌上电脑)加上应用软件而构成的。虚拟仪器通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融合为一体，从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起，大大缩小了仪器硬件的成本和体积，并通过软件实现对数据的显示、存储以及分析处理。与传统仪器相比，虚拟仪器的特点在于：(1)打破了传统仪器的“万能”功能概念，将信号的分析、显示、存储、打印和其它管理集中交由计算机来处理。由于充分利用计算机技术，完善了数据的传输、

7、交换等性能，使得组建系统变得更加灵活、简单。(2)强调“软件就是仪器”的新概念，软件在仪器中充当了以往由硬件甚至整机实现的角色。由于减少了许多随时间可能漂移、需要定期校准的分立式模拟硬件，加上标准化总线的使用，使系统的测量精度、测量速度和可重复性都大大提高。(3)仪器由用户自己定义，系统的功能、规模等均可通过软件修改、增减，可方便地同外设、网络及其它应用设备连接。虚拟仪器通过提供给用户组建自己仪器的可重用源代码库，处理模块间通讯、定时、触发等功能，强调在通用计算机平台的基础上，通过软件和软面板，把由厂家定义的传统仪器转变为由用户定义的，由计算机软件和几种模块组成