数字荧光示波器监控软件关键技术的研究与开发

摘要

数字荧光示波器（DPO，Digital Phosphor Oscilloscrope）是最新一代的示波器，具有实时地捕获、存储、显示和分析波形的功能。它集第一代模拟示波器和第二代数字存储示波器的优点于一身，既有数字存储示波器的信号存储、波形分析及预触发的功能，又有模拟示波器的实时捕获和荧光显示的特性。 监控软件是DPO系统的核心控制部分，主要完成响应面板操作、实现人机交互、控制模拟通道和信号的采集存储、进行波形显示和波形数据的分析、处理等功能。本论文的任务就是研究、开发DPO系统的监控软件及关键技术。 论文首先介绍了数字荧光示波器的工作原理和技术特点。根据项目的需求分析，给出了DPO系统的总体设计方案，介绍了监控软件开发的硬件平台和软件平台。接下来根据监控软件的需求分析，设计了监控软件的开发方案，并分析了实现的关键和难点技术。论文重点对监控软件开发的技术难点——复杂的数据通信和多样化的显示作了详细、深入地分析和阐述。针对数据通信模块中FPGA和ARM之间复杂、大量的数据传送，分析并给出了中断和DMA的传送方案和实现结果，解决了FPGA和ARM之间多种类型数据通信和大批量数据传输的难题。针对数据显示模块中多样化信息的屏幕显示，提出了显示信息分层叠加的方法，并详细阐述了“像素叠加显示”和“GUI函数叠加显示”的方法和实现方案。测试结果表明，分层叠加显示方法可以得到良好的波形显示效果和较高的波形刷新率。论文最后对所做工作进行了总结，展示了监控软件的实现成果，并提出了下一步的工作内容。 论文研究、开发的监控软件已成功地应用于DPO系统样机中，系统功能齐全、性能稳定。实践证明，该监控软件及关键技术的解决方案能够满足DPO系统的功能需求，达到了预定的技术指标。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略语表

声明

第一章 绪论

1.1 数字荧光示波器

1.1.1 数字荧光示波器技术的突破

1.1.2 数字荧光示波器的工作原理

1.2 课题研究的背景

1.3 课题研究的主要内容

1.4 论文的结构及内容安排

第二章 DPO总体设计方案及监控软件的开发平台

2.1. DPO项目任务要求及功能指标

2.1.1 DPO系统的任务要求

2.1.2 DPO功能指标

2.2 DPO总体设计方案

2.3 监控软件开发的平台

2.3.1 硬件平台架构

2.3.2 软件平台架构

2.4 本章小结

第三章 监控软件的总体设计方案

3.1 监控软件的需求分析

3.2 监控软件关键和难点技术

3.2.1 繁重的任务调度

3.2.2 复杂的数据通信

3.2.3 多样化的数据显示

3.3 监控软件的设计方案

3.3.1 按键接收处理线程

3.3.2 波形显示线程

3.3.3 数据处理线程

3.3.4 TCP/IP服务器线程

3.4. 基于MiniGUI的消息循环机制

3.4.1 MiniGUI基本消息循环机制

3.4.2 改进型消息循环机制

3.5 本章小结

第四章 数据通信模块

4.1 模块的任务及难点

4.2 监控软件数据通信模块的设计方案

4.3 数据空间的映射

4.3.1 S3C2410存储结构特性

4.3.2 FPGA和ARM数据空间的映射

4.4 数据传输的硬件设计

4.5 数据传输的中断实现方案

4.5.1 中断方案的硬件设计

4.5.2 软件设计方案

4.5.3 测试结果

4.6 数据传输的DMA实现方案

4.6.1 DMA的硬件设计

4.6.2 DMA的软件设计

4.6.3 测试结果

4.7 本章小结

第五章 数据显示模块

5.1 数据显示模块的硬件电路

5.2 LCD的分区

5.3 波形显示区

5.4 模块难点技术

5.5 LCD叠加显示

5.5.1 像素叠加显示方式

5.5.2 GUI函数叠加显示方式

5.5.3 叠加显示流程图

5.6 测试结果

5.7 本章小结

第六章 总结及其展望

6.1 完成工作及整机效果

6.2 展望

致谢

参考文献