4.基准控制,本模块负责采集到的信号的基准点的控制,采用的是模拟电压来控制此模块。
5.模数转换,这里采用的是AD9283这块转换速率为80MSPS的8位模数转换器,对于320×240的液晶来说足够了。
6.Microblaze,由于采样率最高设计到80MHZ,但是CPU还要干好多事,不能将所有的时间都用来采集信号,所以将信号先自动的存到一个存储器里,等存满了通知cpu来读取并显示,这样的存储器就是Microblaze—先入先出存储器。
7.PWM,此模块负责将数字信号转换为模拟信号来控制增益和基准。
8.触发控制,本模块根据用户设定对输入信号进行检测,当达到触发条件的时候通知CPU可以进行数据采集。
2 方案论证
2。1 任务分析与实现
分析任务书,本设计主要的任务就是采集模拟信号的幅值将其处理后显示到lcd屏幕上。数据转换的工作将由A/D转换器来完成,数据转换完成后将由CPU进行处理,由于A/D转换器的采样速率较高,而一般的CPU的速度相对比较慢,这就需要在A/D转换器与CPU之间加上数据缓存,在一定的时钟配合下可以精确的采集并再现数据。当然,这个采集的过程中并不是将数据完整的捕捉保存的,根据实际的应用,示波器并不需要每时每刻都更新数据,仅仅是在触发条件满足的时刻需要将波形采集并保存。对于示波器,还有一些其他的辅助功能,如频率测量、峰峰值检测……这些功能将会在扩展部分完成。
2。2 硬件方案论证
2。2。1 整体方案选择论文网
本电路需要用到大量数字逻辑电路,如时钟分配、pwm、触发控制、频率计数等,这些电路可以通过使用74系列电路来实现,也可以通过可编程逻辑器件来实现,主要有如下两种方案供选择:
方案一:对电路逻辑进行分析后得出逻辑表达式以及真值表,使用74系列芯片搭建,这样做成本比较低,但是印刷线路板设计要求比较高,电路的稳定性比较差。
方案二:采用专用的芯片进行设计,比如可以使用专门的PWM芯片或数模转换实现模拟电压的输出,这类电路往往成本较高,且通用性不强。但是这些电路都是经过专门的设计、测试得出的产品,稳定性非常高。
方案三:采用可编程逻辑器件来实现这部分电路,可以选择的可编程逻辑恰见有GAL、CPLA、FPGA等,这类芯片成本往往介于以上两种方案之间。如上的可编程逻辑器件中GAL已经不常用了,它是早期的可编程逻辑,内部逻辑两很小,不适合作为本设计的方案。
本设计中的CPU起着系统核心的作用,负责整个系统的运作,对于CPU的选型有如下方案:
方案一:采用单片机,早期的单片机性能非常弱,比如51系列的单片机的rom只有4K,对于本设计力不从心,还有一些精简指令的单片机如:avr、pic这些单片机性能比51稍强,内存也有不同的等级,基本可以满足本设计的要求。最近新出的一些32位单片机是一个不错的选择,如STM32可以运行在最高72MHZ的时钟频率下,内部集成了单周期硬件乘法器,运算性能很高,价格不超过20元,非常适合本系统的应用。
方案二:采用嵌入式微处理器,这些器件往往具有几百MHZ的运行频率,运算能力非常强大。嵌入式操作系统要求系统存储资源很大一般处理器内置存储往往不能满足要求,这些处理器的嵌入式微处理器的存储器往往是外置的,这样硬件成本比方案一增加了数倍。
方案三:某些可编程逻辑器件(FPGA)可以内建微处理器软核,这样做大大增加了系统的稳定性且性价比非常高。