【正文】 感謝我的父母二十多年來對我的養(yǎng)育之恩和諄諄教誨，再一次深深感謝所有關心我和愛護我的人!參考文獻[1] 徐東東．基于DSP的數(shù)字示波器的研究[D]．南京：南京信息工程大學．2006．[2] 張春生．LCD數(shù)字存儲式示波器[D]．浙江：浙江大學．2003．[4] 蒙寶玉．100MHz數(shù)字存儲示波器型號樣機研究[D]．四川：電子科技大學．2003．[5] 蔣薇．數(shù)字存儲示波表的軟件設計[D]．四川：電子科技大學．2003．[6] 李世文、潘中良．數(shù)字存儲示波器中觸發(fā)電路的FPGA設計與實現(xiàn)[J]．中國儀器儀表．2009．[7] 張寶東、秦石喬、王省書．虛擬數(shù)字存儲示波器中A/D動態(tài)性能的研究[J]．儀器儀表學報．2008．[8] 毛端海、戚堂有、李忠義．常用電子儀器維修[M]．北京：機械工業(yè)出版社．2005．[9] 王輔春，劉明山．從實例中學習ORCAD[M]．北京：機械工業(yè)出版社．2006．[10] 汪安民．DSP嵌入式系統(tǒng)開發(fā)典型案例[M]．北京：人民郵電出版社．2006．
。感謝我的舍友施江山，邵雷云等同學在學習和生活上給予的幫助。在學校學習期間，老師的諄諄教導和無微不至的關懷，給了我無窮的前進動力，鼓舞我更加積極地面對人生。這也是和我們的學校培養(yǎng)、老師的指導和親人朋友的支持分不開的。通過大學階段的學習，使我的知識水平得到了一個很大的提高，學習能力和分析處理事務的能力也得到了很大的鍛煉。整個系統(tǒng)LCD的更新速度有點慢，需要不斷改進提高這個系統(tǒng)顯示的更新速度。不足之處有：系統(tǒng)整體性能還有待進一步提高。阿時對示波器所要使用到的相關算法進行了相關的研究。所以要想在很短的時間來完成它也是不可能的。同時由于本文采用FPGA，使得數(shù)字存儲示波器的設計較為靈活，容易升級，可以根據(jù)用戶的需要實現(xiàn)電路的升級。本設計中DC一100MHz的被測信號經(jīng)過前端電路把信號調(diào)整到AD輸入電壓的范圍之內(nèi)，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號，送到DSP中進行相關處理，之后通過DSP多緩沖串口送到單片機中，再由單片機把要顯示的數(shù)據(jù)顯示到LCD中的這么一個過程，去實現(xiàn)信號波形的檢測。圖形顯示程序流程圖如圖62所示。然后根據(jù)情況再換行就可以了。這樣它采樣進來的數(shù)據(jù)的最大值為+127(對應于512mv電壓)，最小值為一128(對應于512mv電壓)，這樣一來+127應對應屏幕的最上一行(O行)，一128對應屏幕的最下一行(63行)，0對應于橫坐標軸(31行)。它的分辨率為19264也就是有192列、64行，因為采用的是AD9283。只要把相應的象素點置1就可以了。也就是如何使得被測波形與液晶顯示的波形數(shù)據(jù)要一一對應起來。首先必須確定液晶顯示中波形的顯示坐標軸。一個FIR濾波程序如下：_c_int00b startnopnopstart： ssbx FRCTSTM COFFTAB，COFF_PRPT N1 ；將FIR系數(shù)從程序存儲器移動MVPDCOFF_FIR,*COFF_P+；到數(shù)據(jù)存儲器STM INDEX，B叮DEX PSTM DATABUF,DATA PRPTZ A，N1STL A．，*DaTa．P+ ；將數(shù)據(jù)循環(huán)緩沖區(qū)清零STM (DATABUF+N1)，DATA _P；數(shù)據(jù)緩沖區(qū)指針指向x[n(N1)]STM COFFTAB，COF_P ；FIR_TASK：STM INPUT,INBUF_PSTM OUTPUT,OUTBUF_PSTM KS1，BRCRPTBD LOOP1STM N，BK ；FIR循環(huán)緩沖區(qū)大小LD *INBUF_P+,A ；裝載輸入數(shù)據(jù)FIR_FILTER：STL A,*DATA _P+%RPTZ A,NlMAC *DATA_P+0％,*COFF_P+0%,ASTH A,*OUTBUF_ P+LOOP：EEND B EENDEnd 顯示波形也就是在點陣式顯示器的繪圖。它的數(shù)學表示如下所示：FIR的兩大特點：FIR filter的h(n)有限長，只有零點，無極點，因而是穩(wěn)定的；FIR filter在滿足一定條件下，做到具有嚴格的線性相位；適用于高保真度的信號處理：圖像處理以及數(shù)據(jù)傳輸，語音或音頻信號處理，數(shù)字示波器帶寬已足夠?qū)?，垂直靈敏度相當高，顯示出來的噪聲往往很大，這難以避免嚴重時能將信號淹沒。從頻域來看，h(n)實際上起低通濾波器的作用。下面是正弦內(nèi)插的函數(shù)表達式，以及相關波形：函數(shù)表達式：函數(shù)波形：圖61正弦插值的函數(shù)波形 正弦插值正弦插值程序是基于Nyquist定理而推出的Shannon內(nèi)插公式的實際運用，就是對一個帶限信號毛(f)。使屏幕上將各個采集的采樣點用幅度和頻率均為可變的最佳正弦擬合曲線連接采用了內(nèi)插的方法。但是對于顯示三角波來說這種內(nèi)插方法還是比較好的。也就是說在重建波形的時候，可以在顯示這些采樣點的同時，然后采樣點與采樣點之間直接用直線給連接起來。但通常采樣率的采樣速率要是帶寬的5倍左右，要使得波形失真少，還需要采用內(nèi)插技術。把一個一個采樣進來的點顯示到液晶顯示器里面。 插值算法理論上講通過一個濾波器就可以把信號從中恢復出來。Ox070000)16))；/*加一個脈沖進來*/set_reg(Ox3，OxO)；setreg(Ox3，Ox4)；set__reg(Ox3，OxO)；/*設置示波器的工作模式/*switch(scope_data．scope_mode){case O：i0；break；case 1：i=l；break；case 2：i=6；break；case 3：i=2；break；)/*設置時鐘分頻值/*i=i I(scope_data．cloek_div《5)；i=i I(scope_data．trig_sel《3)；set_reg(Ox4，i)；/*設置觸發(fā)值寄存器/*if(scope_data．scope_mode==2){set_reg(Ox2，(char)scope_data．trig value)；set_reg(Ox5，OxO)；set_reg(Ox5，Ox 1)；set_reg(Ox5，OxO)；set_reg(Ox2，(char)(scope_data．trig_value8))；setreg(Ox5，OxO)；setreg(Ox5，Ox2)；setreg(Ox5，OxO)；53else{setreg(0x2，(char)scope_data．trigvalue)；set_reg(0x5，0x0)；setreg(0x5，0x3)；set_reg(0x5，0x0)；}/*初始化DSP的控制和FIFO的寫指針*/set_reg(0x3，0x0)；set reg(0x3，0x10)；set_reg(0x3，0x0)；/*返回/*return；} 數(shù)據(jù)處理的相關算法數(shù)據(jù)從AD采樣進來后，要很好地恢復出原來的信號，需要經(jīng)過DSP的相關處理。/*首先要使得FⅡO工作在tri．state狀態(tài)下*/set_dso_eontrol(0x6 I CONTROL—BIDI—BIT)；set_dso_control(0x7 CONTROL—BIDI—BIT)；set_dso_control(0x0)；/*首先設置前16位數(shù)據(jù)*/set_reg(0x2，(chat)(scope_data．pretriggeramp。所以DSP要向這些電路發(fā)送數(shù)據(jù)的時候，必須先選中這些電路。然后單片機通過多緩沖串口把用戶設計好的這些參數(shù)傳到DSP里面。對串口控制寄存器的相關位置0，串口復位stm spcrl 0，spsa0；stm 0000h，spsd0stm spcr20，spsa0stm0000h，spsd0；發(fā)送復位按照系統(tǒng)的相關要求，對MCBSP進行編程配置stm spcrl0，spsa0stm 06h，spsd0；stmstmstmstmspcr20，spsa0200h，spsd0；r,cr0，spsa0 ；oeh，spsd0stmstmstmstmstmstmrcr 1 0，spsa00040h，spsd0rcr20，spsa04h，spsd0；xcrl0，spsa0 ；發(fā)送0040h，spsd0；stm xcr20，spsa0 ；發(fā)送stm 4h，spsd0等待2個時鐘周期，保證內(nèi)部同步NOP：NOP：因為第一步是使串口復位，所以這里要對串口使能stm spcrl 0，spsa0；stm 07h，spsd0stm spcr20，spsa0strn 201h，spsd0；打開緩沖串口 液晶的初始化其實對液晶的顯示工作，主要是理解液晶顯示的初始指令，也就是靈活運行這些指令來實現(xiàn)圖形的顯示，這些指令一般比較簡單，拿MGLSl6294來說。本系統(tǒng)種采用的是第三種方式。第二種就是每收到或者發(fā)送一個單元，給CPU發(fā)送中斷。實現(xiàn)單片機和DSP的串口通信。其實MCBSP的串口初始化程序現(xiàn)在比較多，一般只要在原來的程序基礎上，加以修改就可以用到自己的系統(tǒng)上了。⑥等待2個時鐘周期后，接收器和發(fā)送器就激活了。這里的初始化主要包括下面幾個過程：①對串口控制寄存器的相關位置0，是串口復位②按照系統(tǒng)的相關要求，對MCBSP進行編程配置。其實對MCBSP的初始化也就是對MEBSP的相關寄存器進行配置。下面對幾個重要的初始化過程作一下介紹。他是保證示波器能否正常工作的前提。初始化完成后，系統(tǒng)就可以進入工作了。 系統(tǒng)初始化系統(tǒng)上電后，就開始對相關部件進行初始化。波形數(shù)據(jù)處理部分主要包括軟件濾波和對信號的插值算法。第6章 系統(tǒng)軟件設計數(shù)字存儲示波器的軟件量是比較大的。自動上電復位對于DSP。圖521 DSP電源電路②晶振和復位由前面的內(nèi)容可知，整個系統(tǒng)需要兩個時鐘源：AD轉(zhuǎn)換時鐘和DSP系統(tǒng)時鐘，DSP外部提供的時鐘信號頻率為10MHz，F(xiàn)PGA系統(tǒng)時鐘50MHz。同時可以給DSP提供復位信號。由電源電壓可以看出，這里對于電壓的轉(zhuǎn)換芯片有MAX612TPS73HD318和MAX739。①電源本系統(tǒng)中有六種電源電壓：5V、+12v、+3V、+、+5V。它是整個系統(tǒng)能正常工作的保證。這樣就需要相關的芯片來得到各種不同的電壓。一般情況下。VC5409提供與仿真器直接連接的引腳信號，仿真器支持3．3V和5V兩種工作電壓，可以直接與仿真器連接。一般在仿真的時候，JATG仿真器一端通過JATG接口與DSP系統(tǒng)相連，另一端可以通過USB總線與PC連接，通過PC上運行CCS軟件對目標系統(tǒng)進行在線仿真。而DSP通過JTAG進行硬件調(diào)試，通過CCS可以訪問到DSP內(nèi)的所有資源，包括所有的寄存器，從而提供一個實時的硬件仿真與調(diào)試環(huán)境，便于系統(tǒng)軟件的調(diào)試。JTAG在DSP硬件仿真過程中是很重要的。DSP就支持JTAG協(xié)議。整個單片機的電路設計如下所示：首先單片機通過10腳和11腳分別與MAX232相連，進行電平轉(zhuǎn)換，這樣就可以和電腦相連，進行串行通信了。對用戶操作鍵盤，發(fā)出命令。比如說是控制液晶顯示。圖519 LCD模塊電路 單片機電路及鍵盤接口模塊整個單片機電路主要是負責用戶接口。所有LCD接口的硬件連接比較簡單，將LCD接口相關的引腳與單片機芯片上相應的引腳相連即可。16：DB0D87數(shù)據(jù)總線。7：R/W讀寫選擇信號R/W1，讀選通；R/W=O，寫選通。5：V0液晶驅(qū)動控制電壓，用于LCD對比度調(diào)整。3：GND系統(tǒng)地。MGLS．19264各引腳功能如下：2：CSA、CSB兩片選端，供CPU接口選用。HD61202是列驅(qū)動器，具有64路列驅(qū)動輸出，它可與行驅(qū)動器HD61203配合使用組成顯示驅(qū)動控制系統(tǒng)。在這里我們選擇的LCD是MGLS．19264，它內(nèi)藏HDl620顯示控制器，可以實現(xiàn)人機對話菜單的顯示，和信號波形的顯示。同時它的地址和數(shù)據(jù)可鎖存，快速擦除和字編程Word．Program扇區(qū)擦除時間18ms：塊擦除時間18ms典型：芯片擦除時間70ms。并且可靠性非常的高，使用數(shù)據(jù)保存時間最高可達100年。整個DSP的電路圖518如下所示： 圖518 DSP的電路圖 FLASH模塊DSP硬件系統(tǒng)中選用了SST39VFl60作為它的程序存儲器。整個DSP部分的硬件電路主要包括程序存儲器FLASH模塊，數(shù)據(jù)存儲器SRAM模塊，用于人機交互的鍵盤和LCD模塊，電源模塊。峰值檢測電路的仿真時序圖如圖515所示。這樣就能夠捕到毛刺信號了。也就是FIFO中。直到該窗口的所有數(shù)據(jù)都比較完，這樣就會在這個窗口的數(shù)據(jù)采集中，保持有這一次采樣的最大和最小值數(shù)據(jù)。同時第二個AD數(shù)據(jù)也鎖存到鎖存器中。在第一個AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)到來之后，時鐘電路產(chǎn)生一個脈沖，把這個數(shù)據(jù)同時送到最大、最小值寄存器中。用它來直接與MAX4547里面的電子開關相連接。(2)模擬通道控制電路數(shù)字存儲器的模擬通道部分不同于模擬示波器部分，它的控制全都由DSP控制器進行控制。它由100MHz的頻率分成16種不同頻率，經(jīng)過分頻之后，然后送到一個選擇器里面。時基電路的設計相對比較簡單，就是將輸入的50MHz進行分頻和倍頻，按l，2，5步進的辦法產(chǎn)生不同的頻率。因為數(shù)字存儲示波器是將模擬信號經(jīng)過A／D轉(zhuǎn)換后存入存儲器，然后再從存儲器中讀出，故數(shù)據(jù)的寫入存儲器的速度與掃描速度快慢有關，即與“t/div“的設置有關。在這里時基電路主要是由FPGA中的輸入晶振頻率的分頻得到各種