基于FPGA的手持式示波器設(shè)計(jì)

摘 要： 在此設(shè)計(jì)的低成本手持式示波器是以ADC128S022模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片為數(shù)據(jù)采集前端；使用FPGA片內(nèi)雙口內(nèi)建RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、有限狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)示波器的觸發(fā)控制和顯示驅(qū)動(dòng)；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(fā)板上的測(cè)試結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的手持式示波器可以實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)任意電平上升沿或下降沿的觸發(fā)測(cè)量；垂直靈敏度和掃描速度調(diào)節(jié)、波形參數(shù)的直接讀出等功能。

關(guān)鍵詞： FPGA； 示波器； 液晶顯示屏； 有限狀態(tài)機(jī)

中圖分類號(hào)： TN919?34； TP334 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2013）10?0106?03

0 引 言

目前，數(shù)字存儲(chǔ)示波器以其體積小、攜帶方便、準(zhǔn)確率高的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)逐步取代了傳統(tǒng)的模擬示波器，并向著更為小巧的低成本、便攜式應(yīng)用方向發(fā)展。近幾年來(lái)，許多研究者充分利用FPGA片上的資源豐富、使用靈活、開發(fā)成本低的優(yōu)點(diǎn)提出了一些數(shù)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(shè)計(jì)采用FPGA片內(nèi)資源來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字示波器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（RAM）、觸發(fā)控制、數(shù)字信號(hào)運(yùn)算與處理、顯示終端驅(qū)動(dòng)等功能，這在很大程度上能夠降低示波器成本和復(fù)雜度，但是這些設(shè)計(jì)方案往往會(huì)使用到微處理器[3?7]（8051/ARM/Nois Ⅱ）作為系統(tǒng)調(diào)度和數(shù)據(jù)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(dá)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(zhǎng)、超薄等顯著優(yōu)點(diǎn)，比較適合低成本、便攜式電子信息產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)字符和圖形的顯示[4]。因此，文中就以LCD12864液晶模塊作為數(shù)字示波器的低成本圖形顯示終端；……