500MSPS手持式示波器底层软件与接口模块设计

摘要

数字存储示波器是现代测试领域中不可缺少的测量工具，能直观的显示被测信号的时域特征，被广泛的应用于各个领域。数字万用表功能完善，体积小，操作简单，准确度高，是电子测量领域使用最广泛的工具之一。 手持式数字示波表由于兼具数字存储示波器和数字万用表的所有测量功能和技术特性，体积小、重量轻、功耗低，特别适合于野外、机动等使用场合。 目前，国外的手持式数字示波器在市场上处于垄断地位，国内的研究起步较晚，且市场上多为低端产品。本课题在此背景下提出，为我单位同某公司合作研发手持式数字示波器项目。本论文是基于该项目的手持式示波器软件设计方案，以嵌入式数字处理器（ADSP—BF531）为核心，采用DSP+FPGA架构，在ADI公司的Visual DSP++平台下进行的示波器软件设计。在设计中采用模块化设计思想，其具体内容包括： 1．底层存储、显示驱动软件，键盘接口模块：着重介绍了基于I2C总线协议的铁电存储器（FRAM）读写控制和Flash读写控制，实现菜单、波形、设置的存储；给出了一种合理的方案，以减少对某一块区Flash进行擦除和读写的次数：波形显示软件设计采用乒乓设计方法提高显示效率；设计键盘接口，实现正常按键，长按，组合键等多种按键方式。 2．自校正和自动设置模块：通过自校正，使用户可以方便地将手持式示波器设置到正确的参数，达到设计指标，满足大规模生产需要。使用户可以通过自动设置功能，快速方便地显示未知信号的波形。 3．数字万用表（DMM）模块模块：6000字数字万用表软硬件设计，实现自动档和手动档两种量程模式选择。测量功能包括交/直流电压，交/直流电流，电阻，二极管，通断测试，电容等。 4．系统更新模块：使用户可以通过USB设备实现软件系统更新升级。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1手持式数字示波器概述

1.2国内外手持式示波器发展现状

1.3系统主要性能指标

1.4本论文的设计任务

1.5本章小结

第二章手持式数字示波器系统设计概述

2.1系统硬件总体设计

2.2系统软件总体设计

2.3软件开发平台概述

2.3.1 Blackfin531处理器介绍概述

2.3.2 Visual DSP++5.0软件开发环境介绍

2.4本章小结

第三章底层软件设计

3.1铁电存储器FRAM驱动

3.1.1 I2C总线概述

3.1.2铁电存储器FM24CL04读写控制

3.1.3 BF531 GPIO口设置

3.1.4基于I2C总线协议的FRAM驱动设计

3.2 PPI液晶驱动

3.2.1 PPI液晶驱动的基本原理

3.2.2彩色液晶驱动

3.2.3黑白液晶驱动

3.3 Flash驱动设计

3.3.1 Flash读写控制原理

3.3.2 Flash驱动函数设计

3.4键盘接口设计

3.4.1键盘原理

3.4.2硬件设计

3.4.3单片机程序设计

3.4.4 UART接口设计

3.5本章小结

第四章自校正与自动设置

4.1偏置校正

4.2触发零电平校正

4.3自动设置(AUTOSET)

4.3.1自动设置原理

4.3.2自动设置算法

4.4本章小结

第五章DMM模块设计

5.1 DMM模块总体设计

5.2 DMM芯片选择

5.3 DMM测量原理

5.4 DMM串行数据分析

5.5 DMM软件设计

5.6 DMM测试结果

5.7本章小结

第六章系统更新设计

6.1操作系统Bootloader的基本原理

6.2 BF531的Boot流程

6.3手持式示波器系统更新功能设计

6.4USB文件读写

6.4.1 SL811HS介绍

6.4.2 USB工作流程

6.5系统更新功能的若干改进

6.6本章小结

第七章分析与结论

致谢

参考文献

个人简历及研究成果