【摘要】：傳統(tǒng)的臺(tái)式示波器一般體積都較大,不便于用戶隨身攜帶,而且價(jià)格一般不便宜,對(duì)于以個(gè)人研發(fā)為代表的對(duì)價(jià)格敏感的群體不太友好,并且不能很好的適應(yīng)復(fù)雜測(cè)試環(huán)境的場(chǎng)合,比如測(cè)試者需要和被測(cè)信號(hào)的接入端保持一定距離時(shí)。因此,作為數(shù)字示波器發(fā)展的一個(gè)新方向,虛擬示波器因其小型化、模塊化和低成本等特點(diǎn)吸引了越來(lái)越多的關(guān)注。本課題中的200MSPS虛擬示波器,去除了鍵盤,顯示屏等硬件設(shè)備。同時(shí)充分利用生活中的Wi-Fi和USB,PC和移動(dòng)終端資源,將人機(jī)操作的界面端和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分開(kāi),將波形處理和顯示的功能交由用戶的終端設(shè)備去實(shí)現(xiàn),。本文先簡(jiǎn)單介紹了國(guó)內(nèi)外虛擬示波器領(lǐng)域的情況,再介紹了儀器的硬件原理,然后對(duì)儀器端和終端的軟件功能需求進(jìn)行了分析并設(shè)計(jì)了總體方案,主要針對(duì)以下幾個(gè)部分來(lái)詳細(xì)介紹設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)情況:(1)上位機(jī)的儀器驅(qū)動(dòng)程序。這部分包括了觸發(fā)通道、水平通道和垂直通道三大功能模塊的設(shè)計(jì),時(shí)基檔位和垂直靈敏度的自動(dòng)設(shè)置算法的設(shè)計(jì),同時(shí)還包括對(duì)儀器端的任意波發(fā)生器功能模塊的驅(qū)動(dòng)程序。(2)上位機(jī)和ARM通訊的程序。通訊方式為USB接口和WiFi兩種,程序包括上位機(jī)端的通訊程序和儀器端的通訊程序這兩部分,設(shè)計(jì)到數(shù)據(jù)包和指令的設(shè)計(jì),指令的發(fā)送、接收和執(zhí)行等過(guò)程的設(shè)計(jì),以及TCP通訊的非阻塞設(shè)計(jì)等。(3)上位機(jī)的界面設(shè)計(jì)和按鈕控制的設(shè)計(jì)。界面設(shè)計(jì)包括多種布局的組合使用,菜單設(shè)計(jì)中用到了循環(huán)結(jié)構(gòu),按鈕控制是針對(duì)特殊按鈕進(jìn)行控制邏輯的設(shè)計(jì),同時(shí)在停止?fàn)顟B(tài)下對(duì)波形控制的軟件設(shè)計(jì)。(4)ARM與FPGA的通訊程序。這部分包括并行總線的設(shè)計(jì),數(shù)據(jù)讀寫的設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)重整合處理的設(shè)計(jì)等。最后基于實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有硬件平臺(tái),對(duì)軟件進(jìn)行調(diào)試,并對(duì)主要功能進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果顯示,USB接口和Wi-Fi方式都能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊功能,界面和菜單的顯示符合設(shè)計(jì),驅(qū)動(dòng)程序的自動(dòng)設(shè)置功能工作正常,特殊按鈕的控制功能工作正常,ARM與FPGA的數(shù)據(jù)傳輸,任意波形發(fā)生器功能也都表現(xiàn)正常。
【圖文】：

與被測(cè)信號(hào)源較遠(yuǎn)的距離，使用者更靈活，題的研究顯得很有意義。現(xiàn)狀示波器領(lǐng)域中，行業(yè)主要的一些巨頭企業(yè)由礎(chǔ)比較穩(wěn)固，，研究實(shí)力也很強(qiáng)勁，推出過(guò)很多功能也在一直創(chuàng)新和發(fā)展。曾研發(fā)一款型號(hào)是 U2701A 的虛擬示波器產(chǎn)總線實(shí)現(xiàn)的。在儀器端實(shí)現(xiàn)了波形信號(hào)的采行在 Windows 系統(tǒng)上的設(shè)備，作為操作平臺(tái)個(gè)虛擬儀器的平臺(tái)上既可以向用戶呈現(xiàn)顯示儀器指標(biāo)有著 1GSPS 的采樣率和 100MHz 的自動(dòng)測(cè)量，先進(jìn)觸發(fā)和數(shù)學(xué)運(yùn)算功能，同時(shí)M)捆綁軟件[7]，這樣更方便有效地來(lái)進(jìn)行測(cè)：

2014 年深圳麥科信公司推出的虛擬示波器——tBook 系列平板示波器，器的終端平臺(tái)是運(yùn)行在 Windows 系統(tǒng)上，覆蓋了 70M~1GHz 的帶寬范圍，實(shí)樣率高達(dá) 5GSa/s。在上位機(jī)軟件功能上，波形顯示模塊的界面設(shè)置的是 1024高分辨率，支持 256 級(jí)波形灰度顯示，同時(shí)有著最高 50 萬(wàn)次/秒的波形捕獲90Mpts 超長(zhǎng)存儲(chǔ)深度。但是該款示波器不同的地方是它的集成情況，它把數(shù)集等硬件電路模塊和平板電腦終端集成在一起。由于捆綁了一個(gè)平板電腦，成本要比一般的將儀器端和終端分離的虛擬示波器產(chǎn)品更高，售價(jià)也相應(yīng)更高青島漢泰公司的虛擬示波器在國(guó)內(nèi)的地位名列前茅，其研發(fā)的 IDSO 產(chǎn)品前的旗艦產(chǎn)品，下圖 1-2 是從漢泰企業(yè)的官網(wǎng)上面產(chǎn)品文檔所找，通訊軟件上具備了無(wú)線Wi-Fi 通訊傳輸和USB串口通訊。它的終端軟件除了可運(yùn)行在PC還可以在手機(jī)和平板電腦等移動(dòng)設(shè)備上，波形分析等軟件功能上也比較齊全兩個(gè)信號(hào)輸入通道，單通道實(shí)時(shí)采樣率達(dá)到 200MSPS，模擬帶寬達(dá)到 70MH使用群體主要是出差人士，但是如果能利用硬件和軟件上的研發(fā)，將成本控更低，同時(shí)保證體積小型化，低功耗化，在市場(chǎng)上能覆蓋到更多使用群體，生等，因此本設(shè)計(jì)的研究對(duì)虛擬示波器的產(chǎn)品化發(fā)展具有積極的意義。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM935.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2695120