基于VHDL的数字存储示波器的设计与开发

摘要

随着集成电路(IC)技术的发展，电子设计自动化(EDA)技术逐渐成为模拟与数字集成电路系统的重要设计手段。电子设计自动化是实现电子系统或电子产品自动化设计的技术，它与电子技术、微电子技术的发展密切相关，它吸收了计算机科学领域的大多数最新研究成果，以高性能计算机作为工作平台，促进了工程发展。EDA技术的发展始于70年代，至今经历了三个阶段。电子线路CAD(计算机辅助设计)是EDA发展的初级阶段，80年代初期，形成了CAE(计算机辅助工程)，也就是所谓的EDA技术中级阶段，90年代出现了以自动综合器和硬件描述语言为基础，全面支持电子设计自动化的ESDA(电子系统设计自动化)，即高级EDA阶段，也就是目前常说的EDA。使用EDA技术设计的结果既可以用FPGA/CPLD来实施验证，也可以直接做成专用集成电路(ASIC)。EDA的一个重要特征就是使用硬件描述语言(HDL)来完成设计文件。诞生于1982年的VHDL语言是IEEE确认的标准硬件描述语言，在电子设计领域已经广泛应用。 本文首先综述了EDA技术和PLD器件的发展概况；然后对数字存储示波器的原理进行介绍和分析；接着介绍使用FPGA进行开发设计的优点以及VHDL语言和MAXPLUS软件的特点，也介绍了本文的设计方案；接下来介绍使用EDA技术，用VHDL语言完成了DSO(数字存储示波器)的底层控制及主要功能部件的设计工作；最后介绍了EDA技术的前沿发展趋势及系统开发中的几点体会。 本文的技术难点在于控制器和用EAB实现数据存储的设计，主要体现在对状态机的设计上；通过用状态机实现ADC控制器，可以看出VHDL语言具有很多的优势和特点。 示波器是电子测量中一种最常用的仪器，它可以用来观察、测量、记录各种瞬时物理现象并显示其与时间关系的电子仪器。数字存储示波器的原理是利用A/D转换把被测模拟信号变为数字信号，然后存入存储器中，需要显示的时候，将存储器中存储的内容调出，通过相应的D/A转换恢复为模拟信号显示。 本文设计的数字存储示波器是在通用示波器的基础上进行改造，可以节约大量的仪器设备购置资金，对于促进实验教学质量的提高具有重要的现实意义。

目录

文摘

英文文摘

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第一章前言

第二章DSO的总体设计

第三章DSO的硬件设计

第四章DSO的软件设计

第五章DSO的调试和测试

结论

注释

参考文献

论文作者在学期间发表的论文目录

致谢

附图