基于PCI总线的任意波形发生器研究

摘要

随着电子测量技术与计算机技术的紧密结合，任意波形发生器应运而生。所谓任意波形发生器是能够产生大量的标准信号和用户定义信号，并保证高精度、高稳定性、可重复性和易操作性的电子仪器，具有广阔的应用前景。 本文研究的基于DDS技术的任意波形发生器，以高速存储器存储波形数据，通过高速D/A转换器对存储器的波形进行合成，能够产生多种波形。具有频率分辨率高、频率稳定性好、频率转换快、相位连续性好以及相对带宽较宽等特点。 论文主要介绍了下列四个方面的内容： 1、DDS原理及与PCI总线相关的理论知识。 2、任意波形发生器的硬件设计与实现。以总线控制器PCI9052实现PCI总线协议，将复杂的PCI总线接口转换为相对简单的用户接口；使用FPGA技术降低电路功耗，缩小电路体积，并可实现在线的设计、编程和调试。 3、任意波形发生器的软件设计与实现。使用Windriver生成驱动程序，并使用Windows DDK对驱动程序进行完善和修改；采用Visual C++编制波形控制界面，实现用户友好的、直观的图形用户界面。 4、任意波形发生器测试。使用示波器对波形发生器产生的信号进行实际测量，测量数据表明所设计的任意波形发生器技术路线正确、运行可靠、能够满足实用型任意波形发生器的技术要求。

目录

文摘

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声明

第一章 绪论

1.1引言

1.2任意波形发生器(AWG)的主要功能

1.3任意波形发生器的现状及发展趋势

1.4本课题研究的目的意义

1.5本文的主要工作及创新之处

1.6论文内容编排

第二章 任意波形发生器的理论分析

2.1直接数字合成技术(DDS)

2.1.1 DDS技术原理

2.1.2 DDS技术特点

2.1.3利用DDS技术产生任意波形的原理

2.2 PCI总线技术

2.2.1 PCI总线结构

2.2.2 PCI接口的信号

2.2.3 PCI总线命令

2.2.4 PCI总线配置空间

2.3本章小结

第三章 任意波形发生器的硬件设计

3.1任意波形发生器总体设计方案

3.2波形发生器硬件结构

3.3 PCI总线接口控制器的设计

3.3.1 PCI9052简介

3.3.2 PCI9052配置

3.3.3 PCI9052电路设计

3.4 FPGA设计

3.4.1 Cyclone系列FPGA器件

3.4.2 Cyclone配置模式

3.5数模转换(DAC)电路设计

3.6完善PCB板设计采用的方法

3.7本章小结

第四章 基于FPGA的DDS设计与实现

4.1 EDA技术

4.2硬件描述语言

4.3 FPGA内部DDS的实现

4.3.1基于DDS的系统框架

4.3.2 DDS各模块分析与实现

4.4 DDS系统的完整仿真

4.5简易波形切换和FSK设计

4.6 FPGA程序毛刺分析与改善

4.7本章小结

第五章 任意波形发生器的软件设计与调试

5.1驱动程序设计

5.1.1驱动程序与系统内核的关系

5.1.2 WDM驱动程序的层次结构

5.1.3 WDM驱动程序的开发

5.1.4编写设备驱动程序必须注意的一些问题

5.2应用程序设计

5.2.1应用程序与驱动程序通信

5.2.2应用程序界面设计

5.3本章小结

第六章 任意波形发生器测试结果及分析

6.1测试结果与分析

6.2任意波形发生器性能指标

第七章 结论与展望

7.1结论

7.2心得与收获

7.3不足与展望

在学期间公开发表论文及著作情况

致谢

参考文献

附录