VXI总线大存储容量扫描A/D模块研制

论文摘要

VXI总线扫描A/D模块是VXIbus自动测试系统的通用模块之一。早期设计的扫描A/D模块不具备程控增益、自动校准和分通道信号调理等功能,而且扫描速度较低、精度较差、缓存较小、测量信号单一。为此需要重新设计一款通用型的扫描A/D模块,使之更好的满足实际测量需要。本模块采用FPGA技术,实现了VXI接口与SDRAM接口逻辑、AD采样控制以及程控放大设置,并解决了顺序扫描与任意次序扫描等问题,利用FPGA内置FIFO,提高了数据传输效率;采用了高速浮点型DSP作为主控CPU,接收VXI的各种命令与参数,分析命令、执行命令、协调模块各部分的工作以及对数据的处理;采用高速、大容量的SDRAM,满足了模块内数据存储的要求;采用栈接技术,通过不同功能调理板的组合可以实现对不同频率、不同量级信号的调理;采用高性能D/A芯片,实现了多量程增益调节;采用每通道单独配备继电器,通过选择模块内部自带的基准源输入并将其采样数据存储在模块中,实现了对测量数据的校正处理,提高了模块的精度。在软件设计中,编写了DSP固化程序,实现了与VXI通讯、控制采样以及数据存储;利用LabWindows/CVI作为软件开发平台编制了符合VPP规范的仪器驱动程序及汉化仪器软面板。实际测试及运行结果表明,本设计原理分析正确,研制的模块各项技术指标满足设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 综述
• 1.1.1 VXI 总线
• 1.1.2 VXI 总线的特点
• 1.1.3 扫描A/D 概述
• 1.1.4 国内外现状分析
• 1.1.5 课题背景与意义
• 1.1.6 主要研究内容
• 1.1.7 本文结构
• 第2章 方案论证
• 2.1 模块总体功能和技术指标
• 2.1.1 模块的功能
• 2.1.2 模块的技术要求
• 2.2 硬件方案论证
• 2.2.1 控制器的选择
• 2.2.2 FPGA 芯片的选择
• 2.2.3 A/D 模数转换芯片选择
• 2.2.4 程控放大器选择
• 2.2.5 模拟开关芯片选择
• 2.2.6 数据存储方案选择
• 2.3 软件方案论证
• 2.3.1 DSP 软件方案
• 2.3.2 上位机软件方案
• 2.4 误差分析
• 2.4.1 运算放大引起的误差
• 2.4.2 模拟开关引入的误差
• 2.4.3 A/D 引入的误差
• 2.4.4 模拟量输入误差合成
• 2.5 本章小结
• 第3章 硬件设计
• 3.1 VXI 智能接口电路
• 3.2 SDRAM 控制接口设计
• 3.3 数据采样与控制电路设计
• 3.3.1 控制采样逻辑设计
• 3.3.2 A/D 转换
• 3.3.3 程控放大电路设计
• 3.3.4 多路模拟开关电路
• 3.3.5 调理电路设计
• 3.3.6 测试与校准切换电路
• 3.3.7 电路干扰设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 软件设计
• 4.1 软件规划
• 4.2 模块驱动程序设计
• 4.3 多功能扫描A/D 软面板设计
• 4.3.1 本模块软面板的主要功能
• 4.3.2 多功能扫描A/D 软面板设计
• 4.4 DSP 固化程序设计
• 4.4.1 DSP 软件分析
• 4.4.2 DSP 固化程序设计
• 4.5 DSP 与VXI 接口通信
• 4.6 本章小结
• 第5章 调试与测试
• 5.1 软硬件调试
• 5.1.1 调试方法
• 5.1.2 调试中遇到的问题
• 5.2 模块测试
• 5.2.1 测试方法
• 5.2.2 测试内容
• 5.2.3 测试结果
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢