多功能嵌入式仪器系统的设计与实现

论文摘要

现代微电子技术的飞速发展,使得电子产品日趋小型化和多功能化,计算机技术的普及使得大多数电子产品的设计开发过程由以往的以硬件开发为主,转向基于通用硬件平台、以软件开发为主的方式。本课题设计了集七种通用测量仪器常用功能于一体的“多功能嵌入式仪器系统”,具有软硬件可重组、体积小、重量轻、价格低、功能强等特点,适用于教学、科研、实验、产品的研发和测试等领域。在分析对比了七种通用测量仪器（数字存储示波器、数字频率计、频谱分析仪、数据记录仪、多功能函数发生器、任意波形发生器和噪声发生器）的硬件结构和常用功能的基础上,提出一种基于双处理器协同工作方式的嵌入式仪器系统结构,设计了包括4通道程控信号调理模块、双2812-DSP集成模块、4通道12bit高速DAC模块、主从SL811-USB接口模块、键盘以及系统母板,并基于这一硬件平台,通过软件编程实现了波形数据的采集、显示及存储、峰峰值测量、频率测量等功能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究意义和目标
• 1.1.1 课题意义
• 1.1.2 课题研究目标
• 1.2 电子测量仪器的发展历程
• 1.3 电子测量仪器的最新发展方向
• 1.4 嵌入式系统简介
• 1.4.1 嵌入式系统的定义
• 1.4.2 嵌入式计算机系统的特点
• 1.5 嵌入式计算机系统在仪器仪表领域的应用
• 1.5.1 嵌入式计算机芯片的分类
• 1.5.2 DSP芯片特点
• 1.5.3 DSP在仪器仪表中的应用优势
• 第二章 多功能嵌入式仪器系统方案
• 2.1 系统指标要求
• 2.2 系统方案
• 2.2.1 系统硬件
• 2.2.2 系统软件
• 2.3 本章小结
• 第三章 系统各模块硬件设计
• 3.1 双2812-DSP 集成模块
• 3.1.1 DSP-TMS320F2812 的特点及简介
• 3.1.2 双2812-DSP集成模块的设计
• 3.1.2.1 系统电源的设计
• 3.1.2.2 时钟电路设计
• 3.1.2.3 双口RAM的接口电路设计
• 3.1.2.4 外部扩展存储器（SRAM）设计
• 3.1.2.5 GPIOx 的设计
• 3.2 4通道程控信号调理模块
• 3.2.1 数字电位器及AD5290的特点
• 3.2.2 4通道程控信号调理模块的设计
• 3.2.2.1 A/D输入信号调理电路的设计
• 3.2.2.2 D/A输出的信号调理电路的设计
• 3.3 4 通道 12bit 高速 DAC 模块
• 3.3.1 D/A转换器DAC7822的特点
• 3.3.2 4 通道 12 bit 高速 DAC 模块的设计
• 3.4 主从SL811-USB接口模块
• 3.4.1.U SB主从控制芯片SL811的特点
• 3.4.2 SL811嵌入式USB接口模块的设计
• 3.5 人机接口
• 3.5.1 液晶显示模块CA320240H的特点
• 3.5.2 CA320240H的接口电路
• 3.6 系统母板
• 3.6.1 母板外设扩展总线的设计
• 3.6.2 系统母板中复位电路的设计
• 3.7 本章小结
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 系统软件的开发环境
• 4.2 数据采集
• 4.2.1 TMS320F2812模数转换模块的主要特点
• 4.2.2 A/D转换时钟预定标
• 4.2.3 数据采集的程序设计
• 4.3 峰峰值的测量
• 4.4 频率的测量
• 4.4.1 测频的原理及其常用方法
• 4.4.2 TMS320F2812的事件管理器及其捕获单元
• 4.4.3 测频的软件设计
• 4.4.3.1 事件管理器的初始化
• 4.4.3.2 捕获中断子程序
• 4.4.4 频率测量实验结果与分析
• 4.5 系统显示界面的设计
• 4.5.1 界面显示基本结构的设置
• 4.5.2 界面设计函数
• 4.5.3 菜单结构
• 4.5.4 菜单的实现
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结
• 参考文献
• 发表论文
• 致谢