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【本文献信息】耿新力，王中训．基于ＦＰＧＡ的数字存储示波器设计［Ｊ］．电视技术，２０１３，３７（９）
基于ＦＰＧＡ的数字存储示波器设计
耿新力，王中训
（烟台大学光电信息科学技术学院，山东烟台２６４００５） 囊鞠敖囊
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【摘要】提出一个经过优化的数据采集方法，辅以ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ—Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）主控制器和必备的外围电路完成了
基于ＦＰＧＡ的数字存储示波器的设计。系统最大限度地利用了ＦＰＧＡ的高速数字信号处理能力以及众多硬核和软核内嵌的特 性，降低了成本和开发难度。将数字存储示波器及信号源的基本原理和经过优化的数据采集方法相结合，分别在模拟信号预处
理、数据多方位存储、触发方式、等精度测频等环节进行创新性优化，经测试，系统性能良好，各项指标均能较好满足要求，为新型
简易数字存储示波器的发展提出了新思路。 【关键词】数据采集；现场可编程门阵列；等精度测频
【中图分类号】ＴＮ９４８ 【文献标志码】Ａ
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｏｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＦＰＧＡ
ＧＥＮＧ Ｘｉｎｌｉ，ＷＡＮＧ Ｚｈｏｎｇｘｕｎ
（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒ Ｏｐｔｏ－Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｙａｎｔａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｙａｎｔａｉ ２６４００５，Ｃｈｉｎａ）
【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ａｎ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｄａｔａ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｏ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｔｈｅ ｄｉｇｉｔａｌ ｓｔｏｒａｇｅ ｏｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ ＦＰＧＡ ａｓ ｉｔｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ
ｐｌａｔｆｏｒｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ｃｉｒｃｕｉｔｓ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｕｓｅｓ ＦＰＧＡ ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｏｆ ｍａｎｙ ｍｏｄｕｌａｒ ｃｉｒｃｕｉｔｓ ａｎｄ
简易数字存储示波器电子综合实验项目设计
周立青 陈小桥 黄根春 张望先 王 琦
（武汉大学电子信息学院 湖北武汉 ４３００７ ９） ・数字教育・
摘要：设计了一个电子综合实验项目简易存储示波器，让学生利用低频，数字电路、单片机技术、ＥＤＡＪ￣ｇ．等相关专业技能，完成方案设
计，电路制作、直到最后的调试验收整个项目开发过程。培养学生应用已学的专业基础知识，进行项目设计和开发的能力。
关键词：综合实验 数字存储示波器 ＦＰＧＡ 等效采样
中图分类号：ＴＮ２ ０ ６ 文献标识码：Ａ 文章编号：Ｊ ０ ０ ７—９ ４ １ ６（２ ０ｌ ０）０ ９—０Ｉ ｌ ０—０ ３
Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｓｉｍｐｌｅ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｏｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅ
Ｚｈｏｕ Ｌｉ－ｑｉｎｇ Ｃｈｅｎ Ｘｉａｏ－－ｑｉａｏ ｔｌｕａｎｇ Ｇｅｎ－－ｃｈｕｎ Ｚｈａｎｇ Ｗａｎｇ－－ｘｉａｎ Ｗａｎｇ Ｑｉ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｔｏ ｐｒａｃｔｉｃｅ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｅｔｃ．Ｔｈｅ ｅｎｔｉｒｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ
ｈｅｌｐ Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｓｔｕｄｅｎｔｓ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ａｐｐｌｉ ｃａｔｉｏｒｌ ａｂｉＩｉｔｉｅｓ． ｔｈｅ ｓｔｕｄｅｎｔｓ’ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａ．ｉ ｓｋｉｌｌｓ ａｂｏｕｔ ｃｉｒｃｕｉｔ ｄｅｓｉｇｎ，ＭＣＵ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＥＤＡ
ｐｒｏｇｒａｍ ｄｅｓｉｇｎ，ｃｉｒｃｕｉｔ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｂｕｇｇｉｎｇ ａｎｄ ｐｒｏｊｅｃｔ ａｃｃｅｐｔａｎｃｅ，
简易数字存储示波器
摘要：本系统将SOPC、嵌入式系统的理念引入到系统的设计中，仅用一块FPGA就可以将系统的所有控制部分和数字逻辑实现。系统中采用NiosII软核嵌入式处理器作为主控CPU,通过数字逻辑搭建高速数据采集模块，对波形进行采集并送入CPU中进行处理，将处理后的数据送入DA，进行波形显示。
关键字：嵌入式 FPGA NiosII
Abstract: The idea of embedded system has been brought into this design. All of the control
functions and digital logic can be completed by using a piece of FPGA. NiosII has been embedded
as CPU, and data acquisition can be accomplished by digital logic, D/A converter can finish the
function of waveform display.
一、 系统设计与方案论证
基于FPGA数字示波器设计
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摘 要
高速数字化采样技术和FPGA技术的发展，已经开始对传统测试仪器，包括现有的数字化仪器发展产生着深刻的影响，对传统仪器体系结构，传统测量方法，传统仪器的定义和分类等都将产生深刻的变革。
近几年来，数字仪器通常采用DSP或FPGA结构，从信息处理技术的发展上看，以FPGA为基础的软件硬件化是其重要的发展方向，本文设计的基于FPGA的数字示波器，是由单片机和FPGA相结合的方式组成，即用单片机完成人机界面，系统调控，用FPGA完成数据采集，数据处理等功能。由通道输入调整，数据采集，数据处理，波形显示和操作界面等功能模块组成，系统中的数据采集及数据处理模块，采用了FPGA内制的RAM IP核，使系统的工作频率基本不受外围器件影响。设计中采用了自顶向下的方法，将系统按逻辑功能划分模块，各模块使用VHDL语言进行设计，在ISE中完成软件的设计和仿真
关键词：FPGA 数字示波器 数字采样
Abstract
High-speed digital sampling and FPGA technology has begun to influnence the
development of traditional test equipment, including existing digital instruments , the
architecture of traditional instruments, traditional measurement methods, definition and
classification of traditional instruments and so will produce profound changes.
In recent years, independent instrument is made up of DSP or FPGA structure, from the
