LXI计数器研制

论文摘要

本论文对LXI通用计数器进行了研究。LXI是基于以太网技术的新一代模块化自动测试仪器平台,它集中了GPIB的易用性,VXI的高性能和小尺寸以及以太网的灵活性和高吞吐能力,在分布式测量及合成仪器应用方面具有巨大的潜力,发展十分迅速。在组建自动测试系统中,计数器模块是最重要也是最常用的模块之一。它可广泛应用于频率测量,时间间隔测量,周期测量,时间串测量等场合。本文通过对国内外计数器发展情况的调研及对用户需求的分析,确定了LXI计数器模块的硬件设计和软件设计的方案。LXI计数器模块采用ARM和FPGA作为核心器件的基本构架,ARM作为主控器,FPGA实现功能电路的部分。ARM中运行Linux操作系统,由于Linux操作系统具有强大的网络支持功能,支持所有标准因特网标准,所以可以利用ARM为硬件平台实现LXI仪器的LAN接口。在计数器功能的实现上采用FPGA,利用Verilog HDL语言编写了各个功能模块,不仅使整个设计更加紧凑、稳定且可靠,而且可以根据实际的任务要求,在无需改变硬件电路板的情况下,通过修改硬件描述语言程序,即可修改电路功能。在通道设计方面,本设计采用了程控去抖动技术和隔离技术来提高模块的抗干扰能力。在软件设计方面,遵循LXI软件构架设计了基于Web接口控制软件,并利用Visual C++2005设计了模块的IVI-COM驱动程序和软面板。LXI通用计数器模块经过调试和使用,证明计数器设计方案合理,各项功能与指标都达到了要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的目的和意义
• 1.2 测试自动化总线发展概况
• 1.3 LXI技术与应用
• 1.4 计数器的研究现状
• 1.5 主要研究内容
• 1.6 文章结构
• 第2章 总体方案设计
• 2.1 需求分析
• 2.1.1 模块的功能要求
• 2.1.2 模块的性能指标
• 2.2 模块总体结构设计
• 2.3 方案论证及关键技术分析
• 2.3.1 LXI接口方案设计
• 2.3.2 LXI微处理器芯片的选择
• 2.3.3 LXI网络控制器的选择及网络接口
• 2.3.4 LXI模块嵌入式操作系统的选择
• 2.3.5 计数器模块功能电路设计
• 2.3.6 计数器模块通道电路设计
• 2.4 本章小结
• 第3章 硬件设计
• 3.1 LXI接口电路设计
• 3.2 模块功能电路设计
• 3.2.1 译码电路
• 3.2.2 测量电路
• 3.2.3 DA控制电路
• 3.2.4 数字去抖电路
• 3.2.5 时间串测量电路
• 3.3 模块通道电路设计
• 3.3.1 输入阻抗选择单位电路设计
• 3.3.2 AC/DC耦合电路设计
• 3.3.3 比较器电路设计
• 3.3.4 隔离电路
• 3.4 本章小结
• 第4章 计数器模块的软件设计
• 4.1 基于Web接口控制方式的实现
• 4.1.1 CGI编程
• 4.1.2 计数器模块网页界面
• 4.2 基于IVI-COM驱动程序控制方式的实现
• 4.2.1 IVI仪器驱动
• 4.2.2 SCPI命令
• 4.2.3 IVI-COM的实现
• 4.2.4 仪器网络服务器端程序设计
• 4.3 计数器模块软面板设计
• 4.3.1 主软面板介绍
• 4.3.2 初始化面板介绍
• 4.3.3 设置软面板介绍
• 4.4 本章小结
• 第5章 计数器模块测试
• 5.1 模块测试环境的建立
• 5.2 模块测试
• 5.2.1 测试方法
• 5.2.2 测试结果
• 5.2.3 误差分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢