100M双通道LXI接口通用计数器的设计

论文摘要

LXI总线（LAN extension for instrumentation）,是建立在多个成熟的工业标准基础上,如Ethernet、PTP、VXI、IVI等,集中了他们各自的优点,形成了自己的特色,并考虑了仪器领域对定时、触发、冷却、电磁兼容性等特殊要求,是构筑新一代自动测试系统的理想平台。本文设计的模块是LXI总线C类双通道通用计数器模块,是实现对输入信号实时高速测量和处理的较为理想测量模块。本文在详细需求分析的基础上,对通用计数器各个功能模块的电路进行了比较和论证,并最终确定了模块的总体设计方案。该模块主要由整形电路、信号调理电路、测量逻辑电路、LXI接口电路等各部分组成。仪器具有测量双通道的频率、周期、累计、脉宽、占空比以及时间间隔、相位差、门控累计、累计差、频率比等总计11个功能。测量信号的模拟带宽可以达到100MHz,测量时间的分辨率是10ns。在模块的硬件电路设计部分中,着重对信号调理电路、整形电路,以及LXI接口电路的设计和实现等内容进行了讨论,给出了具体的电路设计和关键器件的说明,并对部分数字电路内部的CPLD的逻辑进行了说明和分析,并对LXI的接口的上位机软件的驱动进行了说明。本模块具有两个信号的输入通道,两个通道均可以独立的完成测量功能,每个通道能够允许输入的最大信号的范围为+/-50V,最小信号为+/-30mV。用CPLD来实现信号周期以及频率等参数的测量,用ARM作为CPU来控制各个模块及各模块之间的协同工作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 LXI 总线概述
• 1.2.1 LXI 总线的特征
• 1.2.2 LXI 总线联盟组织结构与LXI 协议
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 选用以太网的原因
• 1.5 本课题设计任务
• 第2章 通用计数器硬件电路的设计
• 2.1 方案设计原则
• 2.2 方案概述
• 2.3 前端调理电路
• 2.3.1 50Ω/1MΩ 的输入阻抗选择电路
• 2.3.2 1X/10X 衰减选择电路
• 2.3.3 AC/DC 耦合电路
• 2.3.4 电压钳位保护电路
• 2.4 阻抗变换电路
• 2.4.1 直流偏置补偿电路和触发电路
• 2.4.2 信号放大电路
• 2.5 比较电路
• 2.6 去耦合电路和保护电路
• 2.7 本章小结
• 第3章 通用计数器的数字系统设计
• 3.1 数字系统设计的开发环境
• 3.1.1 QuartusII 概述
• 3.1.2 CPLD 芯片简介
• 3.2 通用计数器系统的CPLD 内部设计
• 3.2.1 CPLD 内部各功能的逻辑设计
• 3.2.2 CPLD 内部设计的原理描述
• 3.3 本章小结
• 第4章 LXI 接口电路的硬件设计
• 4.1 LXI 接口为控制器的选择
• 4.1.1 LXI 模块网络控制器的选择及网络接口
• 4.1.2 LXI 硬件触发及其接口
• 4.2 LXI 接口硬件电路的调试
• 4.2.1 硬件调试总体描述
• 4.2.2 硬件系统主要部分的调试
• 4.3 本章小结
• 第5章 软件设计与调试
• 5.1 SOCKET 编程和HTTP 服务器
• 5.1.1 Socket 基本概要
• 5.1.2 Socket 编程和HTTP 网页的建立
• 5.2 LXI 接口IVI-COM 驱动及对数据包的处理
• 5.3 网页界面
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢