示波记录仪中数据处理与存储的设计与实现
发布时间：2020-07-26 10:03
【摘要】：示波记录仪可以捕获十几种不同类型的信号,能够实现多通道采集、存储以及显示的功能,并且能够对信号进行高速采集和实时处理,具有强大的数据处理、信号分析与波形存储能力,是当代社会最热门的测试仪器之一。研制示波记录仪对掌握测试技术、丰富测试仪器功能、推动测试仪器工业发展具有十分重要的意义。在示波记录仪的设计过程中,数据处理和数据存储是其中的重点和难点。通用的测试仪器数据处理和数据存储的设计比较单一,一般应用的通道数较少,并且应用不够灵活。本文基于示波记录仪的研发项目,并从FPGA技术角度出发,主要对以下内容进行研究:1、本文首先从系统上对示波记录仪的功能指标和可行性进行分析,然后介绍了示波记录仪的整体框架,并根据示波记录仪的框架从FPGA技术角度对示波记录仪的数据处理以及数据存储两个关键技术进行切入,逐步引出本文的研究重点。2、在示波记录仪数据处理的研究中,本文对示波记录仪滤波处理和实时运算两个功能模块进行深入研究。设计出了在100MHz的系统时钟下,能够实现可实时调配的滤波器装置以及能够在FPGA中实现复杂算法的实时运算模块。3、在示波记录仪数据存储的研究中,本文对示波记录仪普通采集模式和深存储采集模式两种采集模式进行深入研究。设计了一种适合示波记录仪的普通采集存储方案,能够实现128通道内任意存储不同类型板卡的设计。同时还设计了一种深存储方案,能够实现16通道内任意通道存储、单通道最大存储深度为2Gpts、存储深度可变的设计。通过测试和验证,本文设计的滤波器可以根据用户的需求进行调节;实时运算可以达到运算实时的效果;普通采集模式可以支持128通道的采集和显示;深存储的存储可支持16通道存储,存储通道和存储深度可根据需求而改变。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM935;TP274.2
【图文】：
图 3-8 FDAtool 工具参数设置图方法获取滤波器的系数后，要将其存储到存储器中。为了保器的规格，在本模块中设计了一个滤波器系数存储器，当系格时，本装置从滤波器系数存储器中提取出相对应的滤波 FIR 运算。系数存储器的设计中，本设计采用 ROM 存储器，其数据存据不丢失，并且结果比较简单、读取数据方便。在常用的口，时钟端口 CLK、地址端口 ADDR、数据输出端口 DO的阶数为 99 阶，这样每组滤波器系数的个数为 100 个，由，所以本设计只需存储 50 个数据。该 ROM 读数据宽度为16bit，滤波器的深度为 ROM 存储数据的个数为 450、地址全局时钟 100MHz。数存储器结构图如图 3-9 所示：滤波控reload_data
（b）图 3-17 滤波器幅频特性与相频特性图。（a）幅频特性图；（b）相频特性图次仿真步骤为：首先滤波器模块设计完成后建立仿真文件，然后在 M 1 个频率为 400kHz 和 6MHz 的正弦波的叠加信号，将此信号导入到系统中作为滤波装置的输入信号，然后选择截止频率为 640kHz 的 G对滤波器进行仿真，其仿真结果如图 3-18 所示：
第三章 示波记录仪数据处理系统的设计（b）图 3-17 滤波器幅频特性与相频特性图。（a）幅频特性图；（b）相频特性图本次仿真步骤为：首先滤波器模块设计完成后建立仿真文件，然后在 MATLAB中产生 1 个频率为 400kHz 和 6MHz 的正弦波的叠加信号，将此信号导入到 FPGA的仿真系统中作为滤波装置的输入信号，然后选择截止频率为 640kHz 的 Gauss 滤波器，对滤波器进行仿真，其仿真结果如图 3-18 所示：
本文编号：2770623
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM935;TP274.2
【图文】：
图 3-8 FDAtool 工具参数设置图方法获取滤波器的系数后，要将其存储到存储器中。为了保器的规格，在本模块中设计了一个滤波器系数存储器，当系格时，本装置从滤波器系数存储器中提取出相对应的滤波 FIR 运算。系数存储器的设计中，本设计采用 ROM 存储器，其数据存据不丢失，并且结果比较简单、读取数据方便。在常用的口，时钟端口 CLK、地址端口 ADDR、数据输出端口 DO的阶数为 99 阶，这样每组滤波器系数的个数为 100 个，由，所以本设计只需存储 50 个数据。该 ROM 读数据宽度为16bit，滤波器的深度为 ROM 存储数据的个数为 450、地址全局时钟 100MHz。数存储器结构图如图 3-9 所示：滤波控reload_data
（b）图 3-17 滤波器幅频特性与相频特性图。（a）幅频特性图；（b）相频特性图次仿真步骤为：首先滤波器模块设计完成后建立仿真文件，然后在 M 1 个频率为 400kHz 和 6MHz 的正弦波的叠加信号，将此信号导入到系统中作为滤波装置的输入信号，然后选择截止频率为 640kHz 的 G对滤波器进行仿真，其仿真结果如图 3-18 所示：
第三章 示波记录仪数据处理系统的设计（b）图 3-17 滤波器幅频特性与相频特性图。（a）幅频特性图；（b）相频特性图本次仿真步骤为：首先滤波器模块设计完成后建立仿真文件，然后在 MATLAB中产生 1 个频率为 400kHz 和 6MHz 的正弦波的叠加信号，将此信号导入到 FPGA的仿真系统中作为滤波装置的输入信号，然后选择截止频率为 640kHz 的 Gauss 滤波器，对滤波器进行仿真，其仿真结果如图 3-18 所示：
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 李宛州,沈义民;数字示波器发展动态[J];信号处理;1996年04期
相关硕士学位论文 前1条
1 罗时灿;数字荧光示波器大容量数据存储软件设计[D];电子科技大学;2016年
本文编号：2770623
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/2770623.html
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