嵌入式手持式数字存储示波器软件设计

论文摘要

数字存储示波器在工程测量中有着广泛的应用,是科学研究和工程技术人员最常用的电子测量仪器之一。数字存储示波器以其特有的优势,成为最近几年发展最快的电子测量仪器。随着现代测量对电子仪器的精度、速度、智能化、多功能等各方面要求的提高,基于单片机的传统测量仪器由于很难完成操作系统的嵌入、文件的管理、各种接口的集成、大容量存储器的扩展等功能,在许多领域的应用受到限制。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,为进一步开发高性能数字存储器技术而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。本文主要研究内容有关于实时采样的数字存储示波器系统软件的设计与实现,系统软件主要包括启动代码的移植;数据采集、传输与处理;信号参数测量;人机交互。本系统实现的主要功能与性能指标:系统上电后从NAND FLASH加载启动,实现相关硬件的初始化工作,加载运行操作系统Linux;根据当前设置的时基值,控制A/D转换器以指定的频率对模拟输入信号进行采样,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、触摸屏控制。本文的应用程序都是在Qt/Embedded环境下开发的。应用程序的作用是通过调用设备驱动程序来控制系统硬件工作以及实现良好的人机交互功能。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的设计要求,可以对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640×480分辨率的LCD显示屏作为用户端输出设备,体积小,携带方便,手持操作简单可靠。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 数字存储示波器的概述
• 1.2 数字示波器的发展概述
• 1.3 课题研究背景及其意义
• 1.4 课题的主要研究内容
• 第二章 嵌入式系统的相关技术
• 2.1 嵌入式系统概述
• 2.1.1 嵌入式系统的特点
• 2.1.2 嵌入式系统的构架
• 2.2 嵌入式系统调试
• 2.2.1 模拟开发调试
• 2.2.2 嵌入式在线仿真
• 2.2.3 远程调试
• 2.3 嵌入式系统开发所需工具
• 2.3.1 软件开发工具
• 2.3.2 硬件开发工具
• 2.4 嵌入式系统的内核移植
• 2.5 嵌入系统的根文件系统制作
• 2.6 嵌入式 LINUX 系统 GUI 设计分析
• 2.6.1 图形用户界面
• 2.6.2 嵌入式系统的图形用户界面简介
• 第三章 系统功能需求分析
• 3.1 功能需求分析
• 3.1.1 控制面板及功能介绍
• 3.1.2 功能分析
• 3.2 功能需求
• 3.3 开发平台选择
• 3.3.1 微处理器CPU 的选择
• 3.3.2 嵌入式操作系统的选择
• 第四章 硬件系统分析
• 4.1 硬件系统实现框图
• 4.2 硬件电路原理分析
• 4.2.1 数据采集电路
• 4.2.2 液晶显示（LCD）模块
• 4.2.3 时基电路分析
• 第五章 应用软件设计与实现
• 5.1 系统软件的组成
• 5.2 数据采集
• 5.3 数据处理
• 5.4 参数测量的算法与实现
• 5.4.1 幅度类参数测量
• 5.4.2 时间类参数测量算法
• 5.5 人机交互实现
• 5.5.1 波形显示
• 5.5.2 波形抽取与插值
• 第六章 系统软件测试
• 6.1 人机界面测试
• 6.2 控制功能测试
• 6.3 性能指标测试
• 6.3.1 测试仪器
• 6.3.2 扫描速度测试
• 6.3.3 垂直灵敏度测试
• 6.3.4 测量范围的测试
• 第七章 结论和展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献