基于USB的并行多通道频率测试仪的设计

摘要

由于在电子测量中频率信号抗干扰能力强，测量精度高，因而测频仪在实际应用中越来越广泛。针对大型系统中多通道、并行、大范围、动态频率信号的测量，提出了基于USB的并行多通道频率测试仪的设计，该测试仪主要由下面几部分组成：含USB接口的CPU模块、核心计数模块、信号调理模块、键盘和显示模块、以及配套的软件等。 论文首先介绍了对频率测量方法的研究，随后介绍频率测试仪硬件设计的实现，并分章详细说明了CPU固件程序的开发，以及FPGA核心测量模块的设计，最后经过软硬件的联合调试验证了频率测试仪的可行性。 作者主要工作有如下几个方面： 1.结合经典频率测量方法--电子计数器测频法和电子计数器测周法的优点，给出了一种实现并行、多通道频率信号的测试方法--频率综合测量法。它具有测试范围宽、占用硬件中断资源少、通道容易扩充等优点，可满足过渡过程宽幅变化的频率信号的测试。 2。在综合测量方法的基础上，提出了基于LJSB总线技术的并行多通道频率测试仪的设计方案。此测试仪可实现程控和本地测试控制两种控制方式。具有很强的实用性。 3.本文进一步给出了基于USB总线技术的并行多通道频率测试仪的具体的硬件设计，包括CPU板的硬件实现、键盘和显示模块电路原理、信号调理电路的设计等，使测试仪变的更加智能、小巧。 4.应用FPGA的设计，可缩短开发时间，提高集成度。设计中应用EDA技术，以Verilog HDL为设计语言，以FPGA为载体，应用频率综合测量方法原理，完成核心测量模块的设计，并给出仿真验证波形图，实现了大范围、动态频率信号的连续测量。 5.在KeiluVision2开发环境下利用C语言编写USB控制器的固件程序，控制硬件实现并完成了两种不同工作模式的设定，通过联合调试验证了测试仪可适应不同场合、不同频率范围下的测频。

目录

文摘

英文文摘

声明

1.前言

1.1课题的背景和意义

1.2频率测试仪相关接口的发展

1.3课题主要研究内容

1.4论文章节安排

2.频率测量方法研究

2.1常用的频率测量方法

2.2电子计数器测频法

2.3电子计数器测周法

2.4频率综合测量法

2.5小结

3.基于USB并行多通道频率测试仪总体设计

3.1 USB接口技术概述

3.2 EZ-USB FX2单片机

3.3频率测试仪硬件设计

3.4小结

4.基于综合测量法的核心测量模块设计

4.1译码控制单元设计

4.2预置分频单元设计

4.3综合测量单元设计

4.4FPGA核心测量模块设计与验证

4.5小结

5.频率测试仪主控器固件设计

5.1固件开发概述

5.2 FX2固件架构

5.3固件程序开发

5.4小结

6.系统联合调试

6.1硬件调试

6.2固件程序调试

6.3本地测试控制方式调试

6.4程控方式调试

6.5小结

7.结束语

7.1全文总结

7.2进一步的工作

参考文献

附录

作者在读期间科研成果简介

致谢