USB总线数字存储示波卡电路板与软件设计

摘要

USB总线数字存储示波卡（USB digital storage Oscilloscope，简称USB DSO），是以USB为主要数据接口的数字存储示波器，具有突出的低功耗，便携性以及易用性等特点，一般采用了USB2.0协议的USB接口。现在国外很多公司都推出USB总线数字存储示波卡或者与之相似的产品，例如GAO Tek Inc.的PC BasedOscilloscope，Acute公司的DS1000USB数字示波器。目前国内厂商在这方面还没有太多产品面世，本课题就是基于这一现状，设计出了一款模拟带宽100MHz，最高实时采样速率达到400MSPS的基于高速USB2.0接口的USB总线数字存储示波卡。
　　 本论文阐述了USB总线数字存储示波卡的总体设计方案，并且详细介绍了硬件电路设计方案和软件设计方案。该设计方案的亮点而且也是难点在于在较小的PCB空间上面实现了模拟带宽100MHz，最高实时采样率达到400MSPS，等效采样率40GSPS的USB总线数据存储示波卡；设计瓶颈在于实现采用串行数据总线USB将大量采样数据实时的传送到PC，还有一个困难是实现40GSPS的等效采样率，本设计使用随机等效采样的方法实现；本课题的一个设计特色是实现FPGA的动态重构，使用一个资源较少的FPGA实现更多的逻辑功能，同时节约了PCB空间。
　　 本课题对USB总线数字存储示波卡设计进行了详细测试验证，并在本论文中介绍验证的一些结果，设计达到了课题的指标要求。本课题的设计还存在一些问题，在论文中我提出了一些目前发现的问题，并且给出了解决方法或改进方法，作为下一步工作的指导意见。