基于LAN的数字示波器研制

论文摘要

随着网络技术的发展,自动测试系统正朝着网络化的方向发展。针对这一情况,本文研制了一种基于LAN的数字示波器模块,以满足我单位研制的“基于网络的导弹一体化测试设备”的需要。本文首先分析了课题的国内外研究现状,然后根据功能要求和性能要求提出了模块的总体设计方案。在此基础上,采用ADC08200实现了最高实时采样率为200MSa/S的模数变换电路;设计了具有40M（-3dB）带宽的模拟通道电路、数据采集单元电路,并对模拟通道进行了仿真验证。在FPAG内嵌入了NIOS II软核处理器,并设计了时钟产生模块、触发控制模块、FIFO存储模块、频率测量模块、本地接口模块等电路,充分利用了FPGA灵活的电路设计特点以及其丰富的硬件资源。并成功实现了数据捕捉、频率测量等功能,本地接口逻辑实现了和NIOS II、LAN接口板的正常数据通信。在软件设计中,编写了上位机模块驱动程序,驱动程序通过调用底层驱动函数实现了和LAN接口板的网络通信;编写了运行在NIOS II处理器上的主控程序和中断响应程序,主控程序主要完成硬件初始化,接收上位机发送的命令和参数,并根据命令和参数执行相应的命令函数。有命令和参数的写入时,系统就会执行中断响应程序,充分保证了通讯的可靠性。最后对整个系统进行了测试,测试结果表明,本系统设计合理,实现了数字示波器的基本功能,满足设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外相关技术发展现状及分析
• 1.2.2 国内相关技术发展状及分析
• 1.3 本课题的主要研究内容
• 1.4 本文结构
• 第2章 系统总体方案
• 2.1 功能要求和性能指标
• 2.1.1 功能要求
• 2.1.2 性能指标
• 2.2 总体结构设计分析
• 2.3 硬件方案
• 2.3.1 模拟通道电路设计方案
• 2.3.2 数据采集单元设计
• 2.3.3 其他硬件电路设计
• 2.4 软件方案
• 2.4.1 测试设备软件整体结构
• 2.4.2 功能模块NIOS II 软件方案
• 2.4.3 上位机软件方案
• 2.5 本章小结
• 第3章 硬件设计
• 3.1 模拟通道电路设计及仿真
• 3.1.1 AC/DC 耦合网络
• 3.1.2 无源衰减和过压保护网络
• 3.1.3 阻抗变换网络
• 3.1.4 可变增益放大网络
• 3.1.5 ADC 驱动及直流偏移网络
• 3.1.6 RC 网络
• 3.1.7 模拟通道电路的仿真及结果分析
• 3.2 数据采集单元设计
• 3.2.1 模数变换电路设计
• 3.2.2 采样原理和采样方式
• 3.2.3 示波器工作模式及触发电路设计
• 3.2.4 FIFO 存储器的选择及其在FPGA 内部的实现
• 3.2.5 时钟产生电路设计
• 3.2.6 频率测量模块设计
• 3.2.7 本地接口逻辑设计
• 3.3 其他硬件电路设计
• 3.4 NIOS II 系统硬件部分设计
• 3.5 本章小结
• 第4章 软件设计
• 4.1 软件结构
• 4.2 NIOS II 软件设计
• 4.2.1 NIOS II IDE 介绍
• 4.2.2 中断响应程序设计
• 4.2.3 NIOS II 功能函数设计
• 4.3 上位机程序设计
• 4.4 本章小结
• 第5章 系统调试和性能测试
• 5.1 调试环境的搭建
• 5.2 软硬件调试方法
• 5.2.1 硬件调试方法
• 5.2.2 软件调试方法
• 5.2.3 软硬件联合调试
• 5.2.4 调试过程中出现的问题
• 5.3 系统测试和结果分析
• 5.3.1 模拟通道性能测试
• 5.3.2 系统功能测试
• 5.3.3 系统总体性能测试
• 结论
• 参考文献
• 致谢