VGA显示的多通道数字示波器要点.docVIP

VGA显示的多通道数字示波器 摘要：本系统以Xilinx公司50万门FPGA芯片XC3S500E为控制核心，设计出一台多通道VGA显示的数字示波器。系统主要由EXCD-1开发板，模拟通道与AD采样部分，VGA显示，PS2键盘和外部非易失性存储器等组成。实现了模拟信号任意电平触发，数字信号上升沿下降沿触发和存储回放功能，并按要求进行了垂直灵敏度和扫描速度的挡位设置。整个系统结构清晰，经测试，完成了题目所要求的各项基本指标，并达到了全部的发挥部分要求。 关键词：多通道 ，FPGA，数字示波器，10位AD ，VGA显示 Abstract: This system takes the 500,000 door FPGA chipXC3S500E from the Xilinx company as control core to make a multi-channel VGA display of digital oscilloscope. It consists of the EXCD-1development board, analog channels and AD sampling, VGA display, PS2 keyboard and external nonvolatile storage etc. We can use analog signal of any level and the digital signal rising edge or falling edge to trigger and have achieved storage playback according to the request of the vertical sensitivity and scan speed gear set The entire system structure is clear and the design accomplishes not only the basic demand, but also the extended demand of the design. Keywords: Multi-channel, FPGA, Digital oscilloscopes, 10 AD, VGA display 1 系统方案 1.1设计思路 本系统以Xilinx公司的FPGA芯片XC3S500E为控制核心，FGPA内建双缓冲机制的VGA显示模块，实现中文信息显示和绘制波形的颜色控制。使用Verilog描述硬件控制A/D转换器，存储采样数据并进行数据处理，简化了硬件 图1 系统框图 1.2方案论证与比较选择 数字存储示波器系统由信号调理电路、触发电路、A/D采样、数字通道、数字信号产生电路、控制处理系统、键盘控制模块、VGA显示模块等组成。 方案一：由Verilog硬件描述语言完成全部逻辑控制功能，组成可编程片上系统。此方案优点是处理速度快，不占用多余的片上资源。但是系统功能复杂，且控制、运算量大，开发起来比较困难。 方案二：采用EXCD-1开发板为控制核心，由Verilog硬件描述语言实现采样频率控制模块、数据存储控制模块和VGA显示，键盘人机交互模块。嵌入MicroBlaze软核作为主控制模块，用来处理实时性要求低和复杂的运算，并完成彩色通道显示，中文界面显示等。整个控制系统都集中在单个芯片上，大大简化了外围硬件电路设计，增加了系统的稳定性和可靠性。FPGA的高速性能比其他控制芯片更适合于高速数据采集和处理，而且使用FPGA内部存储模块完成输入信号的量化存储，在存储速度上有着外接RAM无法比拟的优势。 方案选择：综上所述比较可知，方案二既可满足题设基本要求又能充分发挥扩展部分，电路简单，易于控制，所以选择方案二。 1.3系统总体方案分析 系统总体上利用系统开发环境MicroBlaze微处理器嵌入到FPGA中，通过LBM总线访问片上存储模块BlockRAM；通过OPB总线上挂接外设接口连接并进行驱动 设计要求垂直灵敏度分为10mv/div,100mv/div,1v/div三档，我们的垂直刻度为8 div。 A/D转换器的输入信号电压幅度为0～2V，当示波器满刻度显示时，被测信号的幅度将分别为：VI1＝1V/div×8div=8V，VI2=0.1V/div×8div=0.8，VI3=10mv/div×8div=80mV。A/D转换器的满刻度输入值为VMAX=4V，程控放大器电路的增益AN＝VMAX / VIN，其中N＝1、2、3，对应于3挡不同垂直灵敏度的增益分别为：A1＝2/8＝0.25； A2＝2/0.8