基于fpga的usb虛擬示波器設計(已修改)
2025-06-30 16:01 本頁面
【正文】 畢業(yè)論文(設計)學院： 電子信息工程學院 專業(yè)： 通信工程 年級：2006級 題目: 基于FPGA的USB虛擬示波器設計 學生姓名： 學號： 指導教師姓名: 職稱: 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名： 年 月 日目 錄摘要 1Abstract 11引言 2 2 USB總線技術發(fā)展現(xiàn)狀與前景 2 FPGA的發(fā)展現(xiàn)狀與前景 32系統(tǒng)總體設計 5 5 6 A/D轉(zhuǎn)換器 6 7 8 9 USB控制器 10 USB通信模塊 11 143 總結(jié) 16致 謝 17參考文獻 17基于FPGA的USB虛擬示波器設計摘要：傳統(tǒng)的示波器雖然功能齊全，但是體積大、重量重、成本高等一系列問題使其應用受到了限制。有鑒于此，本文設計了基于FPGA的USB虛擬示波器。它以FPGA芯片為核心，輔以必要的外圍電路（包括信號調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換），利用Verilog HDL語言編程實現(xiàn)了對USB芯片CY7C68013A的控制，垂直靈敏度和水平靈敏度的擋位設置等操作。，實現(xiàn)了簡單的示波器操作和顯示功能。關鍵詞：虛擬示波器；FPGA；FPGA and the USBbased virtual oscilloscopeAbstract: The traditional oscilloscope is fullfeatured, and bulky, heavy, high cost make applications limited. In view of this, the paper designed FPGAbased USB virtual oscilloscope. FPGA chip is the core in the system, which was supplemented with the necessary peripherals, such as signal conditioning, A / D converter. Verilog HDL language was used for USB control of the vertical sensitivity and horizontal sensitivity setting. The data was transferred to the PC over USB。 the system software was developed on platform and realizes a simple operation and waveform display.Key words: Virtual Oscilloscope。 FPGA。 1引言虛擬儀器的概念是1986年由美國國家儀器公司(以下簡NI公司)首先提出的。所謂虛擬儀器就是利用現(xiàn)有的計算機，加上特殊設計的儀器硬件和專用軟件，形成既有普通儀器的基本功能，又有一般儀器所沒有的特殊功能的高檔低價的新型儀器。它可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測量儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、頻譜分析儀等。還可集成于自動控制、工業(yè)控制系統(tǒng)，可自由構(gòu)建成專有儀器系統(tǒng)。虛擬儀器系統(tǒng)可以廣泛地應用在通訊、自動化、半導體、航空、電子、電力、生化制藥、和工業(yè)生產(chǎn)等各種領域。無論哪種虛擬儀器系統(tǒng)，都是將儀器硬件搭載到筆記本電腦、臺式PC或工作站等各種計算機平臺(甚至，可一以是掌上電腦)加上應用軟件而構(gòu)成的。虛擬儀器通過軟件將計算機硬件資源與儀器硬件有機的融合為一體，從而把計算機強大的計算處理能力和儀器硬件的測量、控制能力結(jié)合在一起，大大縮小了儀器硬件的成本和體積，并通過軟件實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的顯示、存儲以及分析處理。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器的特點在于：(1)打破了傳統(tǒng)儀器的“萬能”功能概念，將信號的分析、顯示、存儲、打印和其它管理集中交由計算機來處理。由于充分利用計算機技術，完善了數(shù)據(jù)的傳輸、交換等性能，使得組建系統(tǒng)變得更加靈活、簡單。(2)強調(diào)“軟件就是儀器”的新概念，軟件在儀器中充當了以往由硬件甚至整機實現(xiàn)的角色。由于減少了許多隨時間可能漂移、需要定期校準的分立式模擬硬件，加上標準化總線的使用，使系統(tǒng)的測量精度、測量速度和可重復性都大大提高。(3)儀器由用戶自己定義，系統(tǒng)的功能、規(guī)模等均可通過軟件修改、增減，可方便地同外設、網(wǎng)絡及其它應用設備連接。虛擬儀器通過提供給用戶組建自己儀器的可重用源代碼庫，處理模塊間通訊、定時、觸發(fā)等功能，強調(diào)在通用計算機平臺的基礎上，通過軟件和軟面板，把由廠家定義的傳統(tǒng)儀器轉(zhuǎn)變?yōu)橛捎脩舳x的，由計算機軟件和幾種模塊組成的專用儀器。虛擬儀器的出現(xiàn)，徹底打破了傳統(tǒng)儀器由廠家定義、用戶無法改變的模式，給了用戶一個充分發(fā)揮自己能力和想象力的空間。(4)鑒于虛擬儀器的開放性和功能軟件的模塊化，用戶可以將儀器的設計、使用和管理統(tǒng)一到虛擬儀器標準，使資源的可重復利用率提高，系統(tǒng)組建時間縮短，功能易于擴展，管理規(guī)范，使用簡便，軟、硬件生產(chǎn)、維護和開發(fā)的費用降低。虛擬儀器既可以作為單臺數(shù)字式測試儀器使用，又可以構(gòu)成較為復雜的測試系統(tǒng)，甚至通過高速計算機網(wǎng)絡構(gòu)成分布式測試系統(tǒng)，進行遠程監(jiān)控及故障診斷。此外，用基于軟件體系結(jié)構(gòu)的虛擬儀器系統(tǒng)代替基于硬件體系結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)儀器，還可以大大節(jié)省儀器購買、維護費用[1]。 USB總線技術發(fā)展
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