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基于ARM9的数字存储示波器数据处理和GUI的设计与实现

2020-11-30阅读(711)

基于ARM9的数字存储示波器数据处理和GUI的设计与实现

论文摘要

随着科学技术的飞速发展,单次信号的捕捉、测量和研究越来越受到人们的关注与重视。在信息领域、高速计算机领域以及高速数据通信领域都面临着软件、硬件以及由软硬件共同作用而产生的偶发性故障,数字存储示波器为解决这类问题提供了有利工具。国外数字存储示波器技术与产品已经逐渐成熟,而国内目前尚处于起步阶段。研发具有自主知识产权的数字存储示波器意义重大,即可以为进一步开发高性能数字存储示波器技术积累理论与实践经验,也可以促进我国电子测量领域相关技术的发展。本文主要研究内容:基于实时采样数字存储示波器系统软件的设计与实现,系统软件模块主要包括启动代码Bootloader模块;数据采集、传输与处理模块;信号参数测量模块;人机交互模块。实现的功能与性能指标:系统上电后从NAND FLASH加载启动,实现相关硬件模块的初始化,加载运行操作系统uC/OS-II;根据当前时基,控制A/D转换器以指定的频率对模拟输入信号采样,并实现对所采集数据的快速传输和处理,包括屏蔽无效数据位、间隔取数据点等处理;模拟输入信号峰峰值、平均值、周期和脉宽参数测量算法的设计与实现,参数测量误差在0.5%以内;设计并实现人机交互接口GUI（Graphic User Interface）,包括界面显示、波形显示、PS/2鼠标控制虚拟按钮以及虚拟按钮对外界输入的响应。本文主要从软件方面研究了系统各主要功能模块的工作原理以及实现方法,重点研究与设计了数字存储示波器的启动代码Bootloader,参数测量以及人机交互GUI,最后对系统软件做整体测试并与预定的性能指标做比较。测试结果表明该数字存储示波器可以实现以下功能:上电后,程序从NAND FLASH顺利加载运行,完成了对硬件的初始化,实现了操作系统的成功运行;参数测量软件模块达到预期设计要求,可以同时对四个通道的模拟输入信号进行参数测量,测量结果在允许误差范围0.5%以内;以10.1寸的TFT LCD显示屏作为用户端输出设备,为用户提供了良好的人机交互界面,PS/2鼠标对各虚拟按钮切换正常、操作简单并可以实现虚拟按钮的预定功能。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 数字存储示波器概述
  • 1.2 国内外数字存储示波器的发展概况
  • 1.3 课题的提出背景及研究意义
  • 1.4 课题的主要研究内容
  • 第二章 系统功能需求分析
  • 2.1 功能分析
  • 2.1.1 面板介绍
  • 2.1.2 功能分析
  • 2.2 功能需求
  • 2.3 开发平台选择
  • 2.3.1 CPU 的选择
  • 2.3.2 操作系统的选择
  • 2.4 本章小结
  • 第三章 系统硬件平台分析
  • 3.1 硬件总体结构
  • 3.2 主要硬件模块分析
  • 3.2.1 数据采集模块
  • 3.2.2 时基电路分析
  • 3.2.3 LCD 模块
  • 3.2.4 串行通讯模块
  • 3.2.5 PS/2 鼠标模块
  • 3.3 本章小结
  • 第四章 系统软件平台的设计与实现
  • 4.1 软件开发环境
  • 4.2 系统软件组成
  • 4.3 启动代码及操作系统
  • 4.3.1 Bootloader
  • 4.3.2 操作系统
  • 4.4 数据采集、传输、处理模块
  • 4.5 参数测量模块
  • 4.5.1 幅度类参数测量
  • 4.5.2 时间类参数测量
  • 4.6 人机交互模块
  • 4.6.1 LCD 显示软件设计与实现
  • 4.6.2 鼠标控制软件设计与实现
  • 4.7 本章小结
  • 第五章 系统软件测试
  • 5.1 参数测量软件模块测试
  • 5.2 人机交互软件模块测试
  • 5.3 本章小节
  • 第六章 总结与展望
  • 6.1 总结
  • 6.2 展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录1 作者在攻读硕士学位期间发表的论文
  • 论文情况
  • 参与的项目
  • 附录2 本课题设计的数字存储示波器相关电路图
  • 附录3 本课题设计的数字存储示波器相关源代码

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