基于FPGA的手持式示波器設計

摘 要： 在此設計的低成本手持式示波器是以ADC128S022模/數轉換芯片為數據采集前端；使用FPGA片內雙口內建RAM進行數據存儲、有限狀態機實現示波器的觸發控制和顯示驅動；最后再用LCD12864液晶模塊完成終端的低成本圖形顯示。在DE0?Nano FPGA （Altera Cyclone IV）開發板上的測試結果表明，所設計的手持式示波器可以實現模擬信號任意電平上升沿或下降沿的觸發測量；垂直靈敏度和掃描速度調節、波形參數的直接讀出等功能。

關鍵詞： FPGA； 示波器； 液晶顯示屏； 有限狀態機

中圖分類號： TN919?34； TP334 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）10?0106?03

0 引 言

目前，數字存儲示波器以其體積小、攜帶方便、準確率高的獨特優勢逐步取代了傳統的模擬示波器，并向著更為小巧的低成本、便攜式應用方向發展。近幾年來，許多研究者充分利用FPGA片上的資源豐富、使用靈活、開發成本低的優點提出了一些數字示波器的虛擬儀器解決方案[1?2]和嵌入式解決方案[3?8]，這些設計采用FPGA片內資源來實現數字示波器的數據存儲（RAM）、觸發控制、數字信號運算與處理、顯示終端驅動等功能，這在很大程度上能夠降低示波器成本和復雜度，但是這些設計方案往往會使用到微處理器[3?7]（8051/ARM/Nois Ⅱ）作為系統調度和數據處理的核心或采用VGA顯示器作為圖形輸出終端[1，2，8]，還不能達到低成本的手持便攜使用要求。

LCD12864液晶顯示模塊具有低壓、微功耗、壽命長、超薄等顯著優點，比較適合低成本、便攜式電子信息產品來實現字符和圖形的顯示[4]。因此，文中就以LCD12864液晶模塊作為數字示波器的低成本圖形顯示終端；……