基于OMAP-L138的数字示波器微处理器数字系统硬件设计

摘要

随着通信电子技术的快速发展，被测信号变得越来越复杂和难以捕捉，数字示波器作为测试计量领域必不可少的工具，其性能势必被要求越来越出色。数字示波器的实时采样率、存储深度和波形捕获能力等关键指标的不断提高成为了国内外诸多示波器生产厂商研究的重点，而实时采样率、存储深度和波形捕获率的提高又会使得待微处理器处理的波形数据量大幅度提升。因此，作为负责数字示波器的系统控制和数据处理的关键芯片，微处理器的性能显得越来越重要。
　　OMAP-L138是TI公司09年推出的一款高性能、浮定点兼容、低功耗的双核处理器，它内部集成了一个ARM9核、一个C6748 DSP核，可以在系统层面上用ARM核实现进程管理、存储器资源分配、多任务调度、改善人机交互界面和外设存取等操作；用DSP核专注于数据处理、各种算法软件的运行。此外OMAP-L138具有丰富的片上外设接口，可以极大拓展系统与外部设备的通信能力，且不增加额外的电路面积。
　　本设计搭建了一个基于OMAP-L138的数字示波器微处理器数字系统，主要包括以下内容：
　　1、微处理器数字系统硬件设计。包括微处理器数字系统的存储器设计、RS232接口电路设计、以太网接口电路设计、液晶显示模块设计、OMAP-L138的BOOT电路设计以及系统的电源、时钟和复位等模块的设计，最后给出了PCB的设计与实现。
　　2、OMAP-L138 DSP与FPGA的异步并行通信设计与实现。首先确定了DSP与FPGA硬件互联接口的选择方案，接着解决了DSP与FPGA跨时钟域通信的问题，最后给出了两者通信的硬件和软件实现。
　　3、最后给出了系统硬件调试过程和实验结果，并基于实验结果给出了结论，同时对今后的工作提出了展望。

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第一章 前言

1.1 数字示波器概述

1.2 国内外数字示波器的发展概况

1.3本文的研究意义

1.4 本论文设计任务

1.5 本章小结

第二章 基于OMAP-L138的数字示波器硬件总体设计

2.1 TI OMAP系列DSP概述

2.2 数字示波器微处理器数字系统核心——OMAP-L138处理器

2.3 系统存储空间分配

2.4 基于OMAP-L138的数字示波器的硬件总体设计

2.5 本章小结

第三章 基于OMAP-L138的微处理器数字系统硬件设计

3.1 存储器设计

3.2 RS-232接口设计

3.3 OMAP-L138的BOOT电路设计

3.4 液晶显示模块电路设计

3.5 以太网接口电路设计

3.6 微处理器系统时钟、电源和复位电路设计

3.7 微处理器数字系统硬件的PCB设计

3.8 本章小结

第四章 OMAP-L138与FPGA的并行通信设计

4.1 OMAP-L138与FPGA通信接口EMIFA的特点

4.2 OMAP-L138与FPGA通信的接口实现

4.3 OMAP-L138与FPGA跨时钟域通信设计

4.4 本章小结

第五章 硬件系统调试与性能验证

5.1 系统电源、时钟和复位模块的调试与验证

5.2 DSP及其部分外设的调试与验证

5.3 微处理器数字系统与采集板通信的调试与验证

5.4 本章小结

第六章 结论和展望

6.1 本设计结论

6.2 后续工作展望

6.3 本章小结

致谢

参考文献

附录

个人简历及研究成果