發(fā)布時間：2020-06-03 16:58

【摘要】：傳統(tǒng)的臺式示波器一般體積都較大,不便于用戶隨身攜帶,而且價格一般不便宜,對于以個人研發(fā)為代表的對價格敏感的群體不太友好,并且不能很好的適應復雜測試環(huán)境的場合,比如測試者需要和被測信號的接入端保持一定距離時。因此,作為數字示波器發(fā)展的一個新方向,虛擬示波器因其小型化、模塊化和低成本等特點吸引了越來越多的關注。本課題中的200MSPS虛擬示波器,去除了鍵盤,顯示屏等硬件設備。同時充分利用生活中的Wi-Fi和USB,PC和移動終端資源,將人機操作的界面端和數據采集系統(tǒng)分開,將波形處理和顯示的功能交由用戶的終端設備去實現(xiàn),。本文先簡單介紹了國內外虛擬示波器領域的情況,再介紹了儀器的硬件原理,然后對儀器端和終端的軟件功能需求進行了分析并設計了總體方案,主要針對以下幾個部分來詳細介紹設計與實現(xiàn)情況:(1)上位機的儀器驅動程序。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計,時基檔位和垂直靈敏度的自動設置算法的設計,同時還包括對儀器端的任意波發(fā)生器功能模塊的驅動程序。(2)上位機和ARM通訊的程序。通訊方式為USB接口和WiFi兩種,程序包括上位機端的通訊程序和儀器端的通訊程序這兩部分,設計到數據包和指令的設計,指令的發(fā)送、接收和執(zhí)行等過程的設計,以及TCP通訊的非阻塞設計等。(3)上位機的界面設計和按鈕控制的設計。界面設計包括多種布局的組合使用,菜單設計中用到了循環(huán)結構,按鈕控制是針對特殊按鈕進行控制邏輯的設計,同時在停止狀態(tài)下對波形控制的軟件設計。(4)ARM與FPGA的通訊程序。這部分包括并行總線的設計,數據讀寫的設計以及數據重整合處理的設計等。最后基于實驗室現(xiàn)有硬件平臺,對軟件進行調試,并對主要功能進行測試。結果顯示,USB接口和Wi-Fi方式都能實現(xiàn)數據通訊功能,界面和菜單的顯示符合設計,驅動程序的自動設置功能工作正常,特殊按鈕的控制功能工作正常,ARM與FPGA的數據傳輸,任意波形發(fā)生器功能也都表現(xiàn)正常。
【圖文】：

與被測信號源較遠的距離，使用者更靈活，題的研究顯得很有意義。現(xiàn)狀示波器領域中，行業(yè)主要的一些巨頭企業(yè)由礎比較穩(wěn)固，，研究實力也很強勁，推出過很多功能也在一直創(chuàng)新和發(fā)展。曾研發(fā)一款型號是 U2701A 的虛擬示波器產總線實現(xiàn)的。在儀器端實現(xiàn)了波形信號的采行在 Windows 系統(tǒng)上的設備，作為操作平臺個虛擬儀器的平臺上既可以向用戶呈現(xiàn)顯示儀器指標有著 1GSPS 的采樣率和 100MHz 的自動測量，先進觸發(fā)和數學運算功能，同時M)捆綁軟件[7]，這樣更方便有效地來進行測：

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，器的終端平臺是運行在 Windows 系統(tǒng)上，覆蓋了 70M~1GHz 的帶寬范圍，實樣率高達 5GSa/s。在上位機軟件功能上，波形顯示模塊的界面設置的是 1024高分辨率，支持 256 級波形灰度顯示，同時有著最高 50 萬次/秒的波形捕獲90Mpts 超長存儲深度。但是該款示波器不同的地方是它的集成情況，它把數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品更高，售價也相應更高青島漢泰公司的虛擬示波器在國內的地位名列前茅，其研發(fā)的 IDSO 產品前的旗艦產品，下圖 1-2 是從漢泰企業(yè)的官網上面產品文檔所找，通訊軟件上具備了無線Wi-Fi 通訊傳輸和USB串口通訊。它的終端軟件除了可運行在PC還可以在手機和平板電腦等移動設備上，波形分析等軟件功能上也比較齊全兩個信號輸入通道，單通道實時采樣率達到 200MSPS，模擬帶寬達到 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，同時保證體積小型化，低功耗化，在市場上能覆蓋到更多使用群體，生等，因此本設計的研究對虛擬示波器的產品化發(fā)展具有積極的意義。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM935.3

【參考文獻】

相關期刊論文 前4條

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本文編號：2695120