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基于FPGA控制VGA显示的多通道数字示波器的设计

发布时间:2020-07-21 17:31:52 阅读: 来源:阻垢剂厂家

摘要:为了实现对0~1 MHz的信号进行测量以及显示的目的,制作了基于SOPC技术的VGA显示数字存储示波器。采用硬件与软件相配合的设计方法,主要模块有基于FPGA的最小系统模块、信号调理电路模块、AD采样模块、触发电路模块、VGA显示模块、4×4矩阵键盘模块和RAM存储以及FLASH存储模块。具有模拟信号可进行任意电平触发、数字信号可使用上升沿和下降沿触发、存储回放、垂直灵敏度档位设置、扫描速度档位设置、VGA显示多个界面等特点。通过波形测量实验,得到较好的显示波形。关键词:FPGA;数字示波器;A/D采样;VGA显示 随着信息技术的发展,对信号的测量技术要求越来越高,示波器的使用越来越广泛。模拟示波器使用前需要进行校正,使用比较麻烦;而数字示波器,由于受核心控制芯片的影响,对输入信号的频率有严格的限制。基于FPGA的数字示波器,其核心芯片可达到50万门,配合高速外围电路,可以测量频率为1 MHz的信号,有效地克服了以往示波器的不足。1 系统方案设计 设计的数字示波器系统主要使用了Xilinx系统的开发环境,并在此环境内部建立了AD采样控制模块、键盘控制模块、VGA显示模块等多个模块,从很大程度上减少了硬件电路的搭建,也因此提高了系统的稳定性和可靠性,系统框图如图1所示。

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另外,设计使用XPS将32位的MicroBlaze微处理器嵌入到了FPGA中,实现了可编程片的嵌入以及在可编程片上的系统设计。MieroBlaze通过LBM总线访问片上的存储模块BlockRAM,然后通过OPB总线上挂接外设进行接口连接和驱动。 VGA显示部分采用双缓冲机制进行工作,在FPGA内部建立RAM,按照一定时序降RAM内的缓存数据映射到VGA显示屏上。2 硬件设计2.1 信号调理电路模块 信号调理电路模块,对输入的模拟信号进行处理,由于输入电压幅度为-2.5~+2.5 V之间,而后一级的AD模块采用了12位的高速A/D转换芯片ADS804,只能对0~2 V的电压进行模/数转换,故需要将输入电压先抬升为0~5 V,在应用运算放大器进行比例缩小,达到0~2 V的模数转换要求。

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