晶振测量卡PCI接口与测试软件设计

论文摘要

石英晶体振荡器作为基准时钟源广泛应用于各种模拟和数字电路中,其品质的好坏直接影响到硬件电路的性能,因而有必要对其性能进行测试。本文介绍了一种基于 DSP 和 DDS 技术的晶振测试卡的硬件组成,着重论述了该测试卡的 PCI 接口设计和软件设计,并阐述了测试卡各个功能模块调试与系统联调的过程。 该测试卡以 IEC 444 标准为测量原理,由 PCI 总线接口模块、信号发生器、信号调理模块、增益相位检测电路、A/D 转换模块等部分组成,能够有效测量 1MHz～150 MHz 频率范围的晶振的增益与相位特性、串并联谐振频率、等效电阻、动态电容、动态电感、品质因数和负载频率等主要电参数。 该测试卡的 PCI 接口以专用 PCI-DSP 桥接芯片 PCI2040 为核心,与DSP 的 HPI 端口相连,采用 Windriver 开发其驱动程序。测试卡软件包括以 TMS320VC5416 为核心的 DSP 底层电路控制程序、测量数据处理程序、晶振等效参数计算程序,以及主机程序等。

论文目录

• 绪论
• 0.1 引言
• 0.2 石英晶振的测量原理
• 0.3 本文研究的主要内容
• 第一章 测试卡测量原理
• 1.1 石英晶振的理论模型
• 1.1.1 晶振的频率特性
• 1.1.2 晶振的线性模型
• 1.1.3 晶振的电气参数
• 1.1.4 晶振模型等效电路分析
• 1.2 石英晶振的测量方法
• 1.2.1 π型网络电气参数设计
• 1.2.2 直流传输方法计算阻抗
• 1.2.3 寄生参数修正
• 1.3 系统设计指标
• 第二章 测试卡硬件组成
• 2.1 测试卡的总体框图
• 2.2 系统功能模块
• 2.2.1 PCI 总线接口模块
• 2.2.2 信号发生和信号调理模块
• 2.2.3 增益相位检测和AD 转换模块
• 2.2.4 控制和数据处理模块
• 2.2.5 其他部分
• 第三章 PCI 接口与 CPLD 控制电路设计
• 3.1 PCI 接口设计
• 3.1.1 PCI 总线系统架构
• 3.1.2 PCI 总线资源配置
• 3.1.3 PCI 驱动框架
• 3.1.4 PC12040 驱动程序设计
• 3.2 CPLD 控制电路设计
• 第四章 晶振测试软件设计
• 4.1 总体流程
• 4.2 主机程序设计
• 4.3 DSP 程序设计与数据处理
• 4.3.1 DSP 资源配置
• 4.3.2 DSP 程序流程
• 4.3.3 测量数据校正
• 4.3.4 晶振参数计算
• 第五章 系统调试
• 5.1 模块调试
• 5.1.1 PCI 接口调试
• 5.1.2 信号发生和输出信号调理模块调试
• 5.1.3 增益相位检测和 A/D 转换模块调试
• 5.1.4 控制和数据处理模块调试
• 5.1.5 电源模块和EMC/EMI 模块调试
• 5.2 系统联调
• 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 在校期间的研究成果