基于LXI的高速数据采集仪控制器的设计与实现

摘要

科学技术的发展离不开测试手段的变革。自动测试系统 ATS(Automatic Test System)不仅应用在航空航天等国防科技领域，而且广泛渗透到工业生产、民用测试等领域。LXI规范的提出，给构建自动测试系统带来了巨大的优势。
　　本课题来源于基于 LXI高速数据采集仪的项目，文中首先介绍了仪器总线的发展和LXI标准，然后整体分析了数据采集仪的整体设计方案，针对LXI系统控制器的硬件设计给出了详细的方案，同时实现了Vxworks开发环境的搭建，完成了设计要求。本论文主要包括以下几个方面：
　　1.高速数据采集仪的整体设计方案。针对设计要求，在整体上分析了数据采集仪的整体设计架构，并详细分析了LXI系统控制器的设计方案，并针对重要器件进行了选型工作。
　　2. LXI系统控制器的硬件设计实现。针对LXI系统控制器的实现方案，详细介绍了电源部分、PROM、FLASH、DDR SDRAM的电路设计。本章重点讨论了系统控制器关键部分—千兆网络的设计，分析了OSI网络体系结构和设计方案，并根据PHY芯片的选型详细介绍了具体电路的设计。
　　3. FPGA关键软件的设计。详细分析了高速自定义接口的设计方案，并结合自身数据采集板的要求，利用Create or Import Peripheral工具一步步实现接口的各项时序功能。同时在EDK中设计实现了整个系统控制器的整个架构，并配置整个FPGA上电正常工作。
　　4.信号完整性的问题。分析了影响信号完整的因素，并针对各种因素提出了抗干扰措施。
　　5. LXI系统控制器的调试与验证。首先介绍了硬件PCB板的调试过程，然后介绍了Vxworks操作系统整个调试开发环境的搭建工作。

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第一章 引言

1.1 仪器总线的发展历史

1.2 LXI标准简介

1.3本论文的设计任务

第二章 基于LXI的高速数据采集仪整体设计方案

2.1数据采集系统的设计方案分析

2.2 LXI系统控制器整体设计方案

2.3 开发环境介绍

第三章 LXI系统控制器硬件详细设计

3.1 LXI系统控制器的整体硬件设计框图

3.2时钟和电源模块的设计

3.3 PROM电路的详细设计

3.4 FLASH电路的详细设计

3.5 DDR SDRAM电路的详细设计

3.6千兆网络的电路详细设计

第四章 FPGA关键软件的设计

4.1 自定义高速接口的设计

4.2 FPGA整个系统的设计

第五章 信号完整性及其设计优化

5.1信号完整性分析

5.2 信号完整性的设计优化

第六章 LXI系统控制器的的调试及其验证

6.1 硬件系统的调试

6.2 软件系统的调试

结束语

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果