计划一:选用80C51单片机为操控中心,其体系框图如图1。对输入信号进行扩大或衰减后,用外接触发电路发生触发信号,经过A/D转化将模拟信号转化成数字信号,再经过单片机将数据锁存至外部RAM,然后由单片机操控将数据送至D/A输出。
图1计划一体系框图
这种计划结构较为简练,但很明显,A/D的最高采样速度达1MHz,由一般单片机直接处理这样速率的数据难以担任,选用高档单片机乃至选用DSP芯片,将大大添加开发的难度。并且现在常用的外接RAM芯片时钟周期一般为40MHz~50MHz,难以达到高速数据存储的要求。
计划二:用FPGA可编程逻辑器材作为操控及数据处理的中心,运用FPGA的层次化存储器体系结构,运用FPGA内部集成的根本逻辑功用块装备成双端口同步RAM对收集信号进行存储,完结规划目标。其体系框图如图2。
图2计划二体系框图
因为FPGA可在线编程,因而大大加快了开发速度。电路中的大部分逻辑操控功用都由单片FPGA完结,多个功用模块如采样频率操控模块、数据存储模块都会集在单个芯片上,大大简化了外围硬件电路规划,添加了体系的稳定性和可靠性。FPGA的高速功能比其他操控芯片更适合于高速数据收集和处理,并且运用FPGA内部存储模块完结输入信号的量化存储,在存储速度上有着外接RAM无法比拟的优势。
计划三:以Cortex-M3内核的STM32为主操控器的计划如下:
微处理器选意图法半导体的32位处理器STM32F103VET6,其内部是ARM公司Cortex-M3内核,作业主频最高可达72MHz,再在其上面移植开源的实时操作体系uC/OS-II体系,保证体系的实时性和稳定性。因为高速A/D转化器的速度太快,STM32处理数据的速度跟不上,所以在中心参加FIFO高速缓存器。运用STM32内部自带的FSMC(灵敏的静态存储器操控器)来操控TFT液晶屏改写波形,可完成更高频率的信号的波形改写和显现。此为,运用STM32的高档定时器可输出高达12MHz的时钟,可以作为高速A/D转化器的采样时钟和FIFO存储器的操控时钟,然后避免了一大堆由有源晶振和数字芯片组成的时钟电路。
计划比较:
计划一尽管简略,可是51单片机处理才能有限,无法完成数字示波器的根本目标;
计划二选用FPGA尽管能深化开发数字示波器,但是,其本钱偏高,即便参加SOPC软核,其软件压力也很大(后期为了进步功能可以用FPGA来做的)。
计划三是可以完成嵌入式数字示波器根本目标的杰出计划,器材本钱不高,实时操作体系uC/OS-II 简化编程,供给体系实时性和稳定性。
因而,本规划终究挑选计划三展开规划。