基于sopc的数字存储示波器设计

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1、郑州大学硕士学位论文基于SOPC的数字存储示波器设计姓名：郝统关申请学位级别：硕士专业：电路与系统指导教师：程明20090520摘要数字存储示波器作为高速、瞬态信号的检测工具，在现代电子科技的发展中显得越来越重要。本课题讨论了一种基于SOPC技术的数字存储示波器设计与实现方案，主要研究了在实时和等效两种取样方式下，数字存储示波器的高速数据采集系统、等精度测频系统、显示控制系统等相关问题，并阐述了此方案的软硬件实现。该方案紧跟嵌入式系统的发展趋势，采用在FPGA中嵌入32位NiosII软核处理器作为控制核心，并

2、利用FPGA中的可编程逻辑资源构成该嵌入式系统的外围数字电路，形成了整个数字存储示波器的数字控制核心。采用片外SRAM作为波形存储器，使采样数据的分析更加灵活，并实现了深存储的优势。整个设计完成了对输入模拟信号的实时采样和等效采样，并精确的测量出其频率和占空比，通过显示控制系统将信号的波形、频率及占空比显示在LCD上。设计中FPGA内部的硬件数字电路采用VerilogHDL语言编写；NiosII软核处理器工作所需要的程序采用C语言编写。本课题设计的系统应用软件与相关硬件配合工作，很好地实现了数字存储示波器的多

3、种功能，并对其进行了整体测试和结果分析。由于方案采用SOPC技术，将高速软核处理器及数字电路集成在同一片FPGA芯片中，形成一个可编程片上系统。因此，整个系统处理速度快、配置灵活、可靠性高，且具有灵活的现场可更改性。本文也对使用SOPC技术进行嵌入式系统的软件开发提供了一个很好的设计实例。关键词：数字存储示波器；可编程片上系统；NiosII；数据采集；频率计AbstractAsapowerfultoolindetectingfastandtransientsignals，thedigitalstorageos

4、cilloscope(DSO)isplayingallimportantroleinthemordemelectronicmeasurements．ThispaperstudiesadesignschemeofDSObasedonSOPC(SystemonaProgrammableChip)．ThecontentofthePapermainlyincludesthefollowingaspects：samplingtechniquesofReal—timesamplingandequivalentsampli

5、ng，thestorageofthehigh·speeddata,thefrequencymeasurementonequalprecision,andtechniquesonwaveformdisplaycontroll．Soffwaresandhardwaresontheabovetopicsarediscussedindetail．ThecontrollingcoreoftheDSOusestheNiosIIsoftcorewhichisembeddedinaCycloneIIFPGAchip．Othe

6、rresoursesoftheFPGAconsistsofthesurroundingcircuitsofthemeasurementsystem．111eyconstitutethewholedigitalcontrollingsystem．Thesamplingdataarestoragedinanothermemorychip，whichmakesthedatausedmoreflexible．Thisdesignsamplesanalogsignalsinreal-timesamplingandequ

7、ivalentsampling，andmeasuresaccuratelythefrequencyanddutycycleoftheinputsignals．ItUSesLCDRT12864todisplaysignalwaveformsandvaluesofthefrequencyanddutycycle．ThelogicprogramsofFPGAarefinishedinVerilogHDL，andtheroutinesoftheNiosIIsoftcorearewritteninC．Theapplic

8、ationsoftwarethisdissertationprovidescallworkwiththehardware，theycarryoutdifferentfunctionsofDSO．Lastly,thetestingprocessisdescribedandthetestingresultisshowed．DuetoadoptingtheSOPCtechnologies，thesyste