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外接式混合信号分析仪的逻辑分析模块硬件设计

外接式混合信号分析仪的逻辑分析模块硬件设计

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作者：黄敏电子科技大学

学位级别：硕士

混合信号分析仪作为一种新型的测试仪器,兼具逻辑分析仪的数据域分析能力和数字存储示波器的时域分析功能,被广泛应用于测试领域。基于USB(Universal Serial Bus)接口的外挂式虚拟测试仪器因具有低成本、易携带和易扩展等特点而逐渐成... 详细信息

混合信号分析仪作为一种新型的测试仪器,兼具逻辑分析仪的数据域分析能力和数字存储示波器的时域分析功能,被广泛应用于测试领域。基于USB(Universal Serial Bus)接口的外挂式虚拟测试仪器因具有低成本、易携带和易扩展等特点而逐渐成为廉价型虚拟仪器系统的主流。外接式混合信号分析仪主要由逻辑分析模块和示波器模块两个部分组成。本课题研制目标是逻辑分析模块的硬件部分设计。重点讨论了逻辑分析模块的整体方案设计、大容量高速数据采集、存储电路设计以及混合触发电路的设计。其中,信号模拟波形与信号逻辑波形的采集基于同一个主时钟,保证了采集数据的相关性;在波形显示界面上也采用相同的时基,保证了模拟波形与逻辑波形具有相同的时间基准;在混合触发电路中产生的触发信号同步触发两个采集模块,使模拟波形与逻辑波形的采集窗口(相对于触发点)一致以及采用串并转换技术实现高速采样是本设计的创新点。本文的主要工作内容有:1.数据采集通道部分设计:包括逻辑探头的设计、输入信号的数字化处理、门限电平产生电路和数字模拟信号复用电路的设计。该部分实现了逻辑分析模块的前端信号采集和处理,同时为示波器模块提供一路信号输入。2.数据采集与控制模块设计:该部分是逻辑分析模块的核心部分,主要在FPGA中实现。包括时钟电路的设计、定时/状态分析采样电路的实现、混合触发电路设计以及存储控制电路的设计。***接口电路设计:该部分分析了USB协议的基本特性、USB接口芯片与数据采集电路部分的信号连接以及固件程序设计。4.硬件调试说明和设计改进。经测试表明,该逻辑分析模块具备了较强的逻辑分析能力,USB接口有良好的数据传输能力,能满足高速信号分析的要求。

关键词：混合信号分析仪逻辑分析模块混合触发串并转换 USB

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混合信号示波器中的逻辑分析模块功能设计

混合信号示波器中的逻辑分析模块功能设计

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作者：周敏电子科技大学

学位级别：硕士

随着电子技术的不断发展,现代电子系统复杂度越来越高,被测信号的种类也越来越丰富,在现代电子系统测试中,经常需要同时对其中的模拟信号和数字信号进行采集分析,而单一的数字存储示波器和逻辑分析仪显然均不符合测试要求。因此,混合信... 详细信息

随着电子技术的不断发展,现代电子系统复杂度越来越高,被测信号的种类也越来越丰富,在现代电子系统测试中,经常需要同时对其中的模拟信号和数字信号进行采集分析,而单一的数字存储示波器和逻辑分析仪显然均不符合测试要求。因此,混合信号示波器应运而生。混合信号示波器集成了示波器和逻辑分析仪的功能,既可以单独对模拟信号或数字信号进行采集,也可以同时对多路模拟和数字信号进行采集和分析,满足用户对测试仪器的需求。本文基于实验室混合信号数字存储示波器,完成了其中的逻辑分析模块设计。本设计所实现的逻辑分析模块指标为:数字通道数16,采样率10GSPS,数字通道前端模拟带宽3GHz,输入阻抗100kΩ/8p F,存储深度1Gpts,通道间同步精度小于200ps,数字通道与模拟通道间同步精度小于200ps。论文主要工作内容如下:(1)数字通道设计。该部分基于逻辑分析模块的指标要求制定前端数字通道的整体方案,并基于该整体方案对本设计需要的逻辑探头进行分析,设计并实现逻辑信号的数字化处理模块,提升逻辑分析模块前端模拟带宽至3GHz。(2)基于FPGA实现逻辑分析模块数据的采集、处理以及实现混合信号示波器的同步触发功能。该部分利用吉比特收发器对数字信号进行采样和降速处理,实现逻辑分析模块10GSPS采样率,并在此基础上实现数字通道间的同步精度至小于200ps。同时完成了模拟通道和数字通道间的混合触发模块设计,并采用两级触发方案提升模数通道间的同步精度至200ps以内。(3)基于DDR3 SDRAM芯片实现逻辑分析模块的大容量存储。该部分利用MIG核实现对外部存储器的读写控制。通过分析波形数据的吞吐量选择满足指标要求的存储器芯片,设计并实现了外部存储器所需的地址生成、状态机控制、数据路数转换以及数据读写过程中的跨时钟域同步处理等模块。采用多片DDR3SDRAM芯片,以位宽拓展方式,提升逻辑分析模块的存储深度至1Gpts。

关键词：逻辑分析模块吉比特收发器通道同步大容量存储

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混合信号示波器中多源数据处理与可视化软件设计

混合信号示波器中多源数据处理与可视化软件设计

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作者：刘衬清电子科技大学

学位级别：硕士

随着电子测量技术的飞速发展,信号复杂程度不断提高的同时数据量也在不断攀升,为了满足对特殊复杂信号的测量要求,高性能示波器需要具备对串行协议信号的分析能力,对复杂信号波形的验证性分析能力,对大容量多通道数字信号的存储分析能... 详细信息

随着电子测量技术的飞速发展,信号复杂程度不断提高的同时数据量也在不断攀升,为了满足对特殊复杂信号的测量要求,高性能示波器需要具备对串行协议信号的分析能力,对复杂信号波形的验证性分析能力,对大容量多通道数字信号的存储分析能力。本文对混合信号示波器中解码数据、模板测试中ADC采集数据和数字逻辑数据的处理与可视化进行了研究,采用C#语言在Visual Studio开发工具上设计实现了协议解码分析功能、极限/标准模板测试功能、逻辑分析模块深存储功能。具体内容如下:1、串行协议解码分析功能。为了解决示波器支持的协议简单常见且种类少无法满足对复杂信号进行分析的问题,本文设计了包括Flex Ray在内的串行协议解码分析功能。同时为了用户更直观的观察解码数据与解码波形的关系,设计了结果标签和事件列表两种可视化形式;为了增强代码可移植性使得协议解码模块可以适配不同型号的示波器,设计了动态加载的方法将协议解码分析模块变成独立插件形式。2、极限/标准模板测试功能。为了从海量数据中捕获异常信号或者检测信号质量,设计实现极限/模板测试功能,根据模板生成方式不同分为极限测试与标准模板测试,通过将ADC采集信号波形与模板数据进行对比来实现波形验证性分析。同时为了更好对比被采集波形与选取模板之间的匹配度,设计事件列表同步显示符合条件的波形个数以及命中段数。3、逻辑分析模块深存储功能。为了提高混合信号示波器在高采样率下对大容量多通道数字逻辑信号的分析能力,本文设计的逻辑分析模块深存储功能支持16路数字通道,单通道250Mpts存储深度。同时设计了读起始地址算法解决在移位时从DDR3中重读数据错误的问题;设计了抽点数分配算法解决波形缩放展宽时不能按照有效存储时间来显示波形的问题;设计了DDR分区交替存储读写算法解决停止状态下读出波形错误的问题。基于以上三个模块的研究,本课题在.Net平台下完成了各模块的编码工作,结合示波器硬件平台,对上述三个模块进行了测试与验证,上述三个模块均满足设计需求。

关键词：解码分析模板测试逻辑分析模块大容量存储可视化

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