5Gsa/s数字示波器中数据采集与荧光显示模块的设计与实现

发布时间：2020-12-16 11:13

　　数字荧光示波器(DPO, Digital Phosphor Oscilloscope)是第三代示波器,它结合了前两代模拟示波器和数字存储示波器的优点,既有前者高速的波形更新率和荧光显示效果,也具备后者波形存储、波形分析以及高级触发的优点。本论文论述的是一款数字荧光示波器项目的子项目,在制定项目系统整体结构的基础上在FPGA中设计实现了数据采集模块、荧光显示模块和命令数据传输接口。数据采集模块实现对高速数据的接收降频存储,是数字荧光示波器实现其他功能的基础；荧光显示模块将采集数据转换成波形图像,是实现模拟荧光屏显示效果的核心模块；命令数据传输接口则完成了采集板和工控机软件之间的命令数据传输。论文的第一部分讲述了数字荧光示波器的特点以及本论文的研究背景和意义,分析了论文关键技术和主要工作：第二部分介绍了项目整体方案,给出了采集板卡的结构,‘讨论了FPGA选型的问题；第三部分首先详细地介绍了数据采集模块的设计和实现,包括高速数据的接收、降频,普通采样、高分辨率采样、峰值采样、包络采样四种波形捕获方式的实现方案,不同时基档位下的波形采集控制,以及波形存储器SRAM的读写控制,然后对上述功能的实... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 示波器概述
    1.2 课题研究背景及意义
    1.3 论文关键技术和主要工作
    1.4 论文结构和内容安排
第二章 系统框架结构
    2.1 示波器整体框架简介
    2.2 采集板卡结构
    2.3 FPGA选型
        2.3.1 FPGA简介
        2.3.2 关键资源估算
    2.4 本章小结
第三章 数据采集模块的设计实现
    3.1 功能分析
    3.2 总体框图
    3.3 高速数据降频接收
        3.3.1 所用ADC简介
        3.3.2 FPGA内部降频电路
    3.4 各采集模式下的数据处理
        3.4.1 普通采样模式数据处理
        3.4.2 高分辨率采样模式数据处理
        3.4.3 峰值采样模式数据处理
        3.4.4 包络采样模式数据处理
    3.5 SRAM读写控制模块的设计实现
    3.6 数据采集控制
    3.7 实现结果验证
        3.7.1 降频接收模块验证
        3.7.2 SRAM读写控制验证
        3.7.3 四种采样模式的实现验证
    3.8 本章小结
第四章 荧光显示模块的设计实现
    4.1 功能分析
    4.2 总体框图
    4.3 数据读取缓存模块
    4.4 频度值统计模块
    4.5 等级值转换传输模块
        4.5.1 控制流程
        4.5.2 频度值与等级值的转换
        4.5.3 等级值传输FIFO的设计
    4.6 消隐模块
    4.7 波形合并转换模块
        4.7.1 等级值合并RAM
        4.7.2 网格数据ROM
        4.7.3 等级值合并
        4.7.4 RGB转换
    4.8 实现结果与验证
        4.8.1 荧光显示效果验证
        4.8.2 消隐效果验证
        4.8.3 波形叠加效果验证
        4.8.4 波形更新率验证
    4.9 本章小结
第五章 命令数据传输接口设计实现
    5.1 功能分析
    5.2 总体框图
    5.3 PCI9054 Local端接口模块设计实现
        5.3.1 PCI9054简介
        5.3.2 Local端接口模块设计
    5.4 地址空间划分
    5.5 实现结果与验证
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA的高速LVDS接口的实现[J]. 李大鹏,李雯,王晓华.  航空计算技术. 2012(05)
[2]FPGA设计中的亚稳态及其缓解措施[J]. 汪路元.  电子技术应用. 2012(08)
[3]改善数字荧光示波器的垂直分辨率[J].   中国电子商情(基础电子). 2012(06)
[4]示波器触发原理和应用[J]. 秦塬淋.  计量与测试技术. 2012(02)
[5]基于Virtex-6的大规模FPGA设计优化技术[J]. 李玉发,李大鹏.  硅谷. 2012(02)
[6]赛灵思发布Kintex-7系列FPGA,可编程逻辑器件全面进入28nm时代[J]. 李明骏.  集成电路应用. 2011(06)
[7]FPGA芯片的配置与下载[J]. 刘笑嫘,何广平.  科技信息. 2011(15)
[8]FPGA设计中的亚稳态研究[J]. 黄隶凡,郑学仁.  微电子学. 2011(02)
[9]FPGA在峰值检测中的应用[J]. 廖祖禹,黄建国,戴志坚.  测控技术. 2010(01)
[10]浅谈示波器的原理、使用及新发展[J]. 王新娟,罗一鸣,顾强.  科技信息. 2010(01)

硕士论文
[1]基于FPGA和PCI总线数据采集系统的研究与设计[D]. 王金锐.武汉理工大学 2013
[2]基于FPGA技术的虚拟数字存储示波器的设计[D]. 黄明金.成都理工大学 2011
[3]基于PCI总线的高速采集系统的研究与设计[D]. 李旭鹏.西安电子科技大学 2011
[4]数字荧光技术在数字示波表上的实现[D]. 段煜.电子科技大学 2010
[5]基于FPGA的图像预处理单元的设计与实现[D]. 朱喜.湖南大学 2010
[6]2GSPS数字存储示波器数据采集控制与数据处理软件设计[D]. 李晓琴.电子科技大学 2008
[7]DSO高速触发与时间内插电路模块设计与验证[D]. 陈林志.电子科技大学 2005



本文编号：2920038