基于ARM的手持数字存储示波表设计

摘要

由于科学技术和测量技术的飞速发展，传统的模拟示波器已经不能满足研发设计人员和工程技术人员的需要。相对传统的模拟示波器，数字存储示波器具有先进的预触发功能，能够观察触发点之前的波形，同时还具有快速地自动测量未知的信号，捕捉电源开、关或信号突变等单次瞬态事件，能够快速、精确的计算和处理各种参数等优点[3]。
　　本文首先对选题背景和意义、手持数字示波表的国内外发展状况进行了概述，提出了由ARM9和FPGA两大核心模块作为主架构的设计思想。其中，ARM9作为整个硬件平台的主控制器，FPGA为从控制器，可以看作是ARM的一个外设，对采集和存储数据的电路进行直接控制。在本方案中ARM9选用的是三星公司的S3C2410芯片，FPGA选用的是Altera公司的EP2C8Q208芯片，这款芯片的优点是可以提高数据传送速度和及时性。此外，FPGA芯片还为其他的外围电路提供时序控制信号。在AD转换电路中，选用Linear公司的LTC2245芯片，他的特点是，有效位数是14位，高速高精度，他的转换速率可以达到10Msps。其次，对整个硬件系统的整体构架进行了介绍，并且给出了详细的硬件电路的设计。在完成硬件设计的基础上，完成了示波表软件系统的构建和设计中所应用到的一些外部器件的驱动函数的编写以及上层应用程序的编写，采用VHDL语言完成了FPGA内部各控制逻辑和其外围设备之间的连接时序程序的编写。
　　本文设计的手持数字存储示波表，其特点是体积小，功耗低，功能丰富，能够很好的适应长时间的室外操作，可应用于工程和设计的各个领域。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景和意义

1．2 手持式数字存储示波表国内外发展现状

1．3 本课题设计的主要性能指标

1．4 本课题的主要设计任务及章节安排

1．4．1 课题的主要设计任务

1．4．2 课题的章节安排

2 系统总体设计及背景技术介绍

2．1 系统的设计要求

2．2 系统总体设计方案

2．3 相关技术背景介绍

2．3．1 AD转换

2．3．2 FPGA

2．3．3 ARM

2．3．4 USB总线

2．3．5 LCD触摸屏

3 ARM手持数字存储示波表硬件设计

3．1 ARM及其外围电路设计

3．1．1 ARM控制器芯片选择介绍以及ARM模块结构划分

3．1．2 ARM扩展串口的电路连接

3．1．3 ARM与FPGA的连接电路

3．1．4 ARM与LCD触摸屏的连接电路

3．2 FPGA电路及其外围的电路设计

3．2．1 高速AD转换电路设计

3．2．2 USB接口芯片电路的设计

3．3 电源及复位电路

3．3．1 复位电路

3．3．2 电源电路

3．4 PCB板的设计与制作

4 FPGA内部结构与逻辑设计

4．1 FPGA编程环境与程序语言介绍

4．1．1 FPGA开发工具的选择和简介

4．1．2 FPGA开发语言的选择

4．2 FPGA内部逻辑模块的划分

4．3 FPGA内部控制逻辑整体流程

4．4 ADC接口模块的设计

4．5 双口RAM的设计

4．6 S3C2410接口逻辑模块的设计

4．7 控制寄存器模块

5 ARM软件系统的设计

5．1 WinCE操作系统简介

5．1．1 WinCE操作系统的特点

5．1．2 WinCE操作系统的结构

5．2 WinCE操作系统的定制

5．2．1 系统开发环境介绍

5．2．2 系统的启动代码的设计

5．3 FPGA和CY7C68013的程序设计

5．3．1 S3C2410对FPGA的控制

5．3．2 S3C2410对CY7C68013控制的实现

5．4 LCD触摸屏模块软件设计

5．4．1 LCD触摸屏的驱动函数的编写

5．4．2 图形界面及字符界面的设计

5．4．3 触摸屏触摸点的采集及定位

5．4．4 菜单的设计

5．4．5 波形显示程序的设计

5．5 串口通讯的设计

6 结论和展望

6．1 论文的主要工作总结

6．2 展望

参考文献

附录

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果