示波器串行总线协议分析软件包开发

发布时间：2017-10-31 21:24

  本文关键词：示波器串行总线协议分析软件包开发

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【摘要】：示波器作为集测量、显示、分析、记录等各种功能为一体的智能化测量仪器,它的应用范围非常广泛。由于串行总线具有成本低、传输距离远、接口简单等特点,现代电子系统和设备设计中越来越多的构件连接采用串行总线代替并行总线,具有串行总线协议分析功能的示波器的需求越来越大。为了解决这个问题,本文开发了示波器串行总线协议分析软件包,它应用于科技部重大仪器专项项目研发的20GSa/s宽带高速多功能示波器,作为示波器应用软件对CAN、Flex Ray、ARINC429、MIL-STD-1553B、I2C、SPI、UART和USB总线进行协议分析。开发该软件包具有重要的实际应用价值。本文根据软件包需要实现的功能,将其分为8个模块,每个模块实现对一种类型总线的协议分析功能,确定模块的输入项与输出项。在设计软件包之前,研究总线协议分析需要的关键技术:滤波技术用于毛刺、噪声等干扰对解码算法的影响,数据数字形成技术用于提高解码的速度与效率,每比特电平的确定技术用于保障协议分析的准确性。在以上技术的支持下,研究具有通用性的模块设计思路:编写实现特定功能的程序函数(滤波函数、数字数据形成函数、串行解码函数等),通过这些函数的组成实现模块,使其能够处理、计算示波器采集的总线数据,解码出重要信息,并识别信号中的总线错误。最后设计两个软件包测试方案,等效测试方案对软件包的8个模块进行功能验证,由于现场测试方案是异地测试方式,目前只对软件包的4个模块进行功能验证。测试结果表明,软件包实现8种串行总线的协议分析功能,能够将示波器采集的总线数据翻译成与协议格式对应的文本内容,识别总线信号传输中出现的总线错误,满足设计要求。
【关键词】：示波器 串行总线 协议分析
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM935.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-11
• 1.1 课题研究背景8
• 1.2 课题目的及意义8-9
• 1.3 国内外研究发展及现状9-10
• 1.4 课题主要研究内容10-11
• 第2章 总体方案设计11-18
• 2.1 需求定义11
• 2.2 功能分析11-12
• 2.3 软件包设计方案12-15
• 2.4 软件包测试方案15-17
• 2.4.1 现场测试方案16
• 2.4.2 等效测试方案16-17
• 2.5 本章小结17-18
• 第3章 关键技术研究与设计18-32
• 3.1 数据滤波的算法研究18-24
• 3.1.1 常用的软件数字滤波算法分析18-19
• 3.1.2 总线数据滤波算法的选择及论证19-24
• 3.2 数字数据形成的算法研究24-27
• 3.3 电平判定的算法研究27-28
• 3.4 CRC校验的算法研究28-31
• 3.5 本章小结31-32
• 第4章 软件设计与实现32-48
• 4.1 总线协议分析模块整体设计32-33
• 4.2 CAN与FlexRay协议分析模块33-37
• 4.2.1 协议格式33-34
• 4.2.2 函数设计34-37
• 4.3 I2C与SPI协议分析模块37-40
• 4.3.1 协议格式38
• 4.3.2 函数设计38-40
• 4.4 MIL-STD-1553B与ARINC429协议分析模块40-43
• 4.4.1 协议格式40-41
• 4.4.2 函数设计41-43
• 4.5 UART协议分析模块43-45
• 4.5.1 协议格式43
• 4.5.2 函数设计43-45
• 4.6 USB协议分析模块45-47
• 4.6.1 协议格式45-46
• 4.6.2 函数设计46-47
• 4.7 本章小结47-48
• 第5章 软件包测试48-56
• 5.1 测试环境48
• 5.2 测试内容48-55
• 5.2.1 软件包现场测试48-52
• 5.2.2 软件包等效测试52-55
• 5.3 本章小结55-56
• 结论56-57
• 参考文献57-60
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果60-62
• 致谢62

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本文编号：1123836