2GSPS数字存储示波器数据采集控制与数据处理软件设计

论文摘要

数字存储示波器是现代电子测试领域中不可或缺的测量工具。愈加提高的测试要求对示波器的性能提出了极大的考验。国外的数字存储示波器一直处在行业发展的垄断地位,而国内数字存储示波器的研究则处于初期阶段,且市场上多为低端产品,因此自主研制数字存储示波器就成为必要。本课题在此背景下提出,为我单位同某公司合作研发的2GSPS数字存储示波器项目。本论文是基于该项目的数据采集控制与数据处理的软件设计及其实现。本设计以嵌入式数字处理器（ADSP-BF531）为核心,采用DSP+FPGA架构,在ADI公司的Visual DSP++平台下进行示波器软件设计。具体内容包括:1.数据采集控制模块。软件控制模块配合硬件采用实时和随机两种采样技术,实现最高2GSPS实时采样率,50GSPS的等效采样率。同时给出了双时基的实现方案,双时基是该系列示波器的一个特色。2.数据处理模块。在此模块中,参数测量模块实现了基本参数和定制参数的测量;光标功能实现了时间类,幅度类以及自动光标;数学运算模块实现对波形数据的基本运算;滤波,FFT的算法与实现等也在该章节中进行分析和阐述。3.存储控制模块。此模块给出了一种合理的方案,以减少对某一块Flash进行擦除和读写的次数,实现波形、设置的存储。4.自动设置与自校正模块。自动设置功能使示波器根据当前输入波形进行自动幅度和时基的调整,让各档位达到合适值,方便用户操作;自校正功能实现了通道各档位的校正,为产业化提供了保证。本章节给出了两种功能的具体实现。本系统中软件设计利用模块化的编程方法,并采用面向对象的方式以实现安全灵活的数据封装以及良好的继承性,为软件系统的调试和升级带来方便。最后对整个数字存储示波器软件系统进行测试,并不断对代码进行调试、优化以使2GSPS数字存储示波器配合硬件满足性能指标要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 数字存储示波器概述
• 1.2 数字存储示波器的原理与特点
• 1.3 国内外数字存储示波器的发展状况
• 1.4 本论文的设计任务及系统主要性指标
• 1.5 小结
• 第二章 2GSPS 数字存储示波器总体设计
• 2.1 系统硬件平台
• 2.2 系统总体软件设计
• 2.2.1 系统总体软件设计流程
• 2.2.2 系统功能软件需求分析
• 2.2.3 系统关键资源分配分析
• 2.3 小结
• 第三章 2GSPS 数字存储示波器数据采集控制软件设计
• 3.1 数据采集控制
• 3.1.1 实时采样
• 3.1.2 随机采样
• 3.2 AD 控制
• 3.3 触发控制
• 3.3.1 预触发控制
• 3.3.2 触发点的软件确定
• 3.4 抽点处理
• 3.5 数据获取方式
• 3.5.1 平均采样
• 3.5.2 峰值检测技术
• 3.6 双时基
• 3.7 小结
• 第四章 2GSPS 数字存储示波器数据处理模块软件设计
• 4.1 参数测量模块
• 4.1.1 参数测量软件设计
• 4.1.2 幅度类参数测量
• 4.1.3 时间类参数测量
• 4.2 光标测量功能
• 4.3 数学运算
• 4.3.1 常用数学运算和FFT
• 4.3.2 滤波
• 4.4 小结
• 第五章 存储控制模块
• 5.1 Flash 读写控制
• 5.2 波形与设置存储回调方案
• 5.3 波形录制回放
• 5.4 小结
• 第六章 自校正与自动设置
• 6.1 自校正
• 6.2 自动设置
• 6.2.1 编程思路
• 6.2.2 AUTOSET 算法
• 6.3 小结
• 第七章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历及研究成果