任意波形发生器接口系统与软件设计

论文摘要

以函数/任意波形发生器为代表的通用信号源,是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。它可以产生各种理想及非理想的波形信号,是电子工程师、生产线以及教学科研的重要测试设备,广泛用于通信、雷达、导航、宇航等领域。结合电子科技大学承担的项目“100MSa/S任意波形发生器”,本文围绕“任意波形发生器接口系统与软件设计”这一课题展开研究,阐述了USB接口通信、WDM驱动结构等相关概念;通过分析几种接口电路实现的优缺点和关键技术,提出了技术解决途径;在确定接口硬件电路设计的基础上,给出了HID-USB固件架构和Windows应用程序的设计方案,并进行了具体的设计实现;最后针对调试中出现的问题,进行了较深入的分析,提出了实际的解决措施。本文的主要工作包括:1.阐明了任意波形发生器接口系统的工作流程以及各部分电路所完成的功能,完成了接口硬件电路的设计,包括集成USB的微控制器和其它如键盘、液晶屏等硬件的选型,器件布局的规划等。2.着重讨论了监控软件的设计,通过单片机C51语言,实现了包括键码识别、液晶屏显示,输入输出数据处理、串口与I 2C接口管理在内的功能,并进行了符合HID-USB群组规范的固件开发。3.使用Microsoft VB开发了Windows下的应用软件,使任意波形发生器能被WINDOWS界面软件控制,扩展了使用的空间。

论文目录

• 第一章 前言
• 1.1 国内外任意波形发生器发展概况
• 1.2 本论文完成的任务
• 第二章 总体设计
• 2.1 硬件总体方案
• 2.1.1 方案比较
• 2.1.2 微控制器
• 2.1.3 液晶屏幕
• 2.1.4 键盘矩阵
• 2.1.5 外扩EEPROM 存储器
• 2.1.6 串行存储器
• 2.1.7 任意波形发生器控制口
• 2.2 软件总体方案
• 2.2.1 监控软件
• 2.2.2 WINDOWS 应用软件
• 第三章 硬件电路设计
• 3.1 USB 通信和CY7C64613 核心介绍
• 3.1.1 信息封包和PID 码
• 3.1.2 USB 主控制器
• 3.1.3 CY7C64613 的USB 核心
• 3.2 任意波形发生器接口硬件设计
• 3.2.1 微处理器复位电路
• 3.2.2 电源部分
• 3.2.3 液晶显示部分的连接
• 3.2.4 键盘与旋钮的连接方式
• 2C 串行存储器'>3.2.5 I²C 串行存储器
• 3.2.6 USB 接口连接
• 第四章 监控软件设计
• 4.1 键码的获得和语义判断
• 4.2 液晶显示
• 4.2.1 显示区域规划
• 4.2.2 基本显示函数
• 4.2.3 扩展显示函数
• 4.2.4 多级菜单的实现
• 4.3 数据输入与处理
• 4.3.1 使用数据键输入
• 4.3.2 使用旋钮输入
• 4.3.3 波形数据结构
• 4.4 串口命令发送
• 2C 存储管理'>4.5 I²C 存储管理
• 2C 总线读写函数'>4.5.1 I²C 总线读写函数
• 4.5.2 存储区域规划
• 4.6 HID-USB 固件设计
• 4.7 SCPI 命令处理
• 4.8 监控软件运行流程
• 第五章 WINDOWS 应用软件设计
• 5.1 驱动程序实现
• 5.2 界面设计
• 5.2.1 面板规划
• 5.2.2 数据输入与处理
• 5.2.3 命令发送
• 第六章 调试
• 6.1 电路上电调试
• 6.2 监控软件调试
• 6.3 Windows 界面软件调试
• 第七章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历及研究成果