首页
|
新闻
|
新品
|
文库
|
方案
|
视频
|
下载
|
商城
|
开发板
|
数据中心
|
座谈新版
|
培训
|
工具
|
博客
|
论坛
|
百科
|
GEC
|
活动
|
主题月
|
电子展
注册
登录
论坛
博客
搜索
帮助
导航
默认风格
uchome
discuz6
GreenM
»
FPGA/CPLD可编程逻辑
» 基于Xilinx Spartan系列FPGA的数字示波器图文显示系统的软硬件设计
返回列表
回复
发帖
发新话题
发布投票
发布悬赏
发布辩论
发布活动
发布视频
发布商品
基于Xilinx Spartan系列FPGA的数字示波器图文显示系统的软硬件设计
发短消息
加为好友
pengpengpang
(pengpengpang)
当前离线
UID
1023229
帖子
6106
精华
0
积分
3055
阅读权限
90
来自
中国
在线时间
156 小时
注册时间
2013-12-20
最后登录
2016-7-3
论坛元老
UID
1023229
来自
中国
1
#
打印
字体大小:
t
T
pengpengpang
发表于 2014-5-10 20:39
|
只看该作者
基于Xilinx Spartan系列FPGA的数字示波器图文显示系统的软硬件设计
系统集成
,
示波器
,
单片机
,
采集器
,
测量
应用FPGA设计功能电路时,可以让人们的思路从传统的以单片机或DSP芯片为核心的系统集成型转向单一专用芯片型设计。传统的示波器虽然功能齐全,但是体积大、重量重、成本高、等一系列问题使应用受到了限制。有鉴于此,便携式数字存储采集器就应运而生,它采用了LCD显示、高速A/D采集与转换、ASIC芯片等新技术,具有很强的实用性和巨大的市场潜力,也代表了当代电子测量仪器的一种发展趋势,即向功能多、体积小、重量轻、使用方便的掌上型仪器发展。
1 系统总体设计读写
根据设计要求:在示波器上显示2个以上字符或图案,如显示0-9十个数字及英文字符、图象等,结合示波器显示原理,设计电路如图1所示。将要显示的数字或符号进行取模,得到其二进制形式表示。将转换好的数据送入FPGA内部RAM存储。
在设计上我们使用了XILINX的SPARTAN-3芯片,作为控制器,完成总的数控部分、键盘和和显示接口部分的控制。采用八位(或者更高位)D/A转换,对FPGA芯片输出二进制数字量进行数一模转换,在经过高速运算放大器后得到其电压量。分X,Y两路输出给示波器,根据示波器原理,在屏幕上打点显示数字(或者图形)。而Z通道作为另一路独立通道,对显示的数字亮度进行可控显示。
2 系统硬件设计
2.1 总体控制模块
基于本设计,系统控制模块的部分是具有掩膜可编程门阵列的逻辑器件——FPGA。
Spartan系列FPGA是Xilinx公司可编程逻辑产品中的高性价比产品的代表,而Spartan-Ⅲ系列FPGA是为那些需要大容量、低价格电子应用的用户而设计的。本系统使用的是XILINX公司的XC3S200型号芯片,其技术参数如下:
●4 320个逻辑单元;
●系统门密度200 k个;
●CLB阵列24*20,共480个;
●最大用户I/O173,最大差分I/O76;
●分布式RAM容量30 Kbit,Block RAM容量216Kbit;
●嵌入式18x18乘法器支持高性能DSP应用;
●PCI和带有LVDS的高速差分信号。
2.2 存储单元模块
由于FPGA基于CMOS SRAM工艺,不具备掉电保护功能,当无电源供电时,配置的数据丢失,芯片的功能也随之丢失。因此,本设计采用FLASH存储器在线重配置的方法。
2.3 外围电路模块
2.3.1 D/A转换
在D/A选择上,我们用的是美国半导体公司的 DAC0832,它具有8位并行、中速(建立时间1 us)、电流型、价格低廉等特点。它有单缓冲工作方式、双缓冲工作方式两种工作方式。单缓冲工作方式时,一个寄存器工作于直通状态,一个工作于受控锁存器状态。在不要求多相D/A同时输出时,可以采用单缓冲方式,此时只需一次写操作,就开始转换,可以提高D/A的数据吞吐量。双缓冲工作方式时,两个寄存器均工作于受控锁存器状态。当要求多个模拟量同时输出时,可采用双重缓冲方式。
它的技术参数为:建立时间1 us;8位并行;低功率损耗20 mW;支持电压:5 V~15 V。
2.3.2 运算放大
在D/A转换之后,我们得到的是电流信号,而需要输入示波器的为电压信号,因此运用运算放大器来进行转换,同时将运放设计为可调形式,通过调节它便可以调节输出电压的大小,达到控制显示幅值的目的。本设计采用LM741系列运放,其技术指标加下:
3 系统软件设计
基于VHDL语言的功能与灵活性,非依赖性和可移植性种种优势,本设计在FPGA编程上采用了VHDL语言实现。总体设计思路:采用50 MHz外部时钟控制对FPGA内部进行分频控制,在分频模块的作用下得到设计所需要的时钟信号。通过按键选通在ROM内部选择要显示的模块部分,进行X、 Y方向扫描,得到初步的数据,同时外加Z方向扫描来控制所显图形的亮度。通过将所有的“1”存储在一个ROM中作为缓存,达到消除零点的目的。将ROM中的数据转移到RAM中,通过乒乓交换操作来进行模式转换,最后通过外围电路输入示波器,实现显示。总体流程图:
4 结语
本文是基于FPGA的数字示波器图文显示系统的硬件/软件的设计思路和设计方案。此系统设计完成后,测试表明系统可以将相应的图形文字显示出来,显示的图形和文字与预期的基本一致。该设计满足了系统的需要,更重要的是具有很强的灵活性和可控性,同时使显示更加高速度快捷,具有非常广阔的应用前景。
收藏
分享
评分
记录学习中的点点滴滴,让每一天过的更加有意义!
回复
引用
订阅
TOP
返回列表
电商论坛
Pine A64
资料下载
方案分享
FAQ
行业应用
消费电子
便携式设备
医疗电子
汽车电子
工业控制
热门技术
智能可穿戴
3D打印
智能家居
综合设计
示波器技术
存储器
电子制造
计算机和外设
软件开发
分立器件
传感器技术
无源元件
资料共享
PCB综合技术
综合技术交流
EDA
MCU 单片机技术
ST MCU
Freescale MCU
NXP MCU
新唐 MCU
MIPS
X86
ARM
PowerPC
DSP技术
嵌入式技术
FPGA/CPLD可编程逻辑
模拟电路
数字电路
富士通半导体FRAM 铁电存储器“免费样片”使用心得
电源与功率管理
LED技术
测试测量
通信技术
3G
无线技术
微波在线
综合交流区
职场驿站
活动专区
在线座谈交流区
紧缺人才培训课程交流区
意见和建议