标量网络分析仪底层驱动软件的开发与实现

论文摘要

标量网络分析仪是现代微波测量领域中不可缺少的测量工具。微波技术的快速发展,对微波测量工具的性能提出了越来越高的要求。国外的网络分析仪在该行业中一直处于领先地位,而国内由于微波技术起步相对较晚,在技术实力上仍有较大差距,市场上多为低端产品。本课题在此背景下提出,研发300KHz～1300MHz的标量网络分析仪。本论文是基于标量网络分析仪底层驱动软件的开发与实现,以嵌入式微处理器LPC2220为主控制器,以CPLD为LCD显示控制器,采用ARM+CPLD的架构,在ARM公司的ADS1.2平台上进行控制和处理等功能的底层软件设计,并在Altera公司的Quartus-Ⅱ平台上进行显示和控制驱动程序设计。本文给出了标量网络分析仪的软硬件总体设计方案,论述了硬件的系统组成和工作原理,具体设计了在ARM内实现的底层驱动软件,以及在CPLD内实现的显示和部分控制功能的硬件逻辑语言程序。基于ARM的底层软件程序实现如下功能:标量网络分析仪的键盘读取和处理、频率设定（包括扫频信号源的设定、DDS的设定、PLL的设定和本振信号源的设定）、通道数据的读取和处理、数据显示、波形显示、功能模块显示、测量模式调整、显示模式调整、参考线调整、系统参数的设定、保存和读取。基于CPLD的底层驱动程序实现如下功能:通过对系统时钟的节拍运算,正常显示LCD、配合ARM实现对CPLD外挂SRAM的读/写操作、对DDS和D/A的设定、对控制扫频VCO的D/A的控制、对采集通道数据的A/D的读取、对键盘按键的判断和按键值的读取。目前,标量网络分析仪已设计完成。经过软硬件联调,工作效果良好,可以完成正常的LCD显示、接收和处理键盘按键值、显示标量网络分析仪的相关功能、控制射频频率、读取和处理通道数据等。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 网络分析仪概述
• 1.1.1 网络分析仪的特点
• 1.1.2 网络分析仪的发展现状
• 1.1.3 标量网络分析仪
• 1.2 本课题的研究内容
• 第二章 标量网络分析仪的系统总体方案设计
• 2.1 系统硬件总体方案设计
• 2.1.1 主控模块硬件方案设计
• 2.1.2 显示模块硬件方案设计
• 2.1.3 射频模块硬件方案设计
• 2.1.4 通道模块硬件方案设计
• 2.1.5 键盘模块硬件方案设计
• 2.2 系统软件总体方案设计
• 第三章 标量网络分析仪的主控模块程序开发
• 3.1 系统主函数开发
• 3.2 系统参数的保存和读取
• 3.2.1 系统参数结构体开发
• 3.2.2 串行FLASH的读/写操作程序开发
• 第四章 标量网络分析仪的显示模块驱动程序开发与实现
• 4.1 CPLD内的节拍运算
• 4.2 LCD模拟控制器驱动程序开发与实现
• 4.3 ARM对CPLD的操作
• 4.3.1 ARM对CPLD的写操作
• 4.3.2 ARM对CPLD的读操作
• 4.4 ARM内的显示程序开发
• 4.4.1 图形显示程序开发
• 4.4.2 波形显示程序开发
• 第五章 标量网络分析仪的射频模块驱动程序开发与实现
• 5.1 频率设定程序开发
• 5.2 ARM对扫频信号源的控制程序开发
• 5.3 ARM对DDS的控制程序开发
• 5.4 ARM对PLL的控制程序开发
• 5.5 ARM对本振信号源的控制程序开发
• 5.6 CPLD对DDS和D/A的驱动程序开发与实现
• 第六章 标量网络分析仪的通道模块驱动程序开发与实现
• 6.1 CPLD对通道的驱动程序开发与实现
• 6.2 ARM对A/D的控制程序开发
• 6.3 通道数据处理程序开发
• 第七章 标量网络分析仪的键盘模块驱动程序开发
• 7.1 CPLD对键盘的驱动程序开发
• 7.2 按键处理程序开发
• 第八章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 在学期间的研究成果