任意波形發(fā)生器USB程控系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn).pdf

1、任意波形發(fā)生器是一種用于產(chǎn)生各種數(shù)據(jù)信號的儀器，作為仿真、激勵的信號源廣泛用于電子電路、工業(yè)控制、科學(xué)研究以及系統(tǒng)的測試中。隨著電子測量領(lǐng)域的發(fā)展以及儀器控制技術(shù)的逐漸成熟，程控系統(tǒng)已經(jīng)成為一種必然的發(fā)展趨勢。程控系統(tǒng)可以根據(jù)指定的程控命令，改變儀器內(nèi)部相應(yīng)的工作狀態(tài)，既節(jié)約了生產(chǎn)成本又提高了儀器適用范圍和靈活性，越來越受到用戶和廠商的重視;但是在此類系統(tǒng)的研究過程中也帶來了諸如接口選擇與設(shè)計、計算機(jī)與儀器之間的交互等一系列問題。

2、>　　 本文研究目的在于設(shè)計一種基于USB接口的程控系統(tǒng)，此系統(tǒng)采用的接口有別于串口、并口等較為常用的數(shù)據(jù)接口，具有傳輸速度快、支持熱插拔和即插即用等優(yōu)點(diǎn)。
　　 本系統(tǒng)使用基于FPGA的雙DDS電路結(jié)構(gòu)任意波形發(fā)生器作為系統(tǒng)應(yīng)用背景，以通用串行總線USB作為研究對象，深入研究了USB2.0協(xié)議及其設(shè)計方法。采用完全的中斷驅(qū)動結(jié)構(gòu)為主控芯片ISP1362設(shè)計了固件程序，針對Windows平臺傳統(tǒng)驅(qū)動程序中同時要處理硬件和驅(qū)動程

3、序與操作系統(tǒng)內(nèi)核間交互而帶來的內(nèi)核復(fù)雜性難題，提出基于WDF框架模型的USB設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)計方法，分離了驅(qū)動程序與操作系統(tǒng)內(nèi)核，降低了驅(qū)動程序?qū)Σ僮飨到y(tǒng)內(nèi)核的影響。為實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序與設(shè)備之間的交互，采用設(shè)備接口命名方案建立計算機(jī)與設(shè)備之間的通信通道。通過對同步、異步兩種I/O模型各自特點(diǎn)的理解，同時在對比研究了觸發(fā)設(shè)備內(nèi)核對象、觸發(fā)事件核心對象、異步過程調(diào)用APCs三種典型的異步I/O模型設(shè)計方法的基礎(chǔ)上，提出了使用IOCP設(shè)計異步I/O

4、模型的方法，提高了系統(tǒng)的效率。
　　 本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了AWG標(biāo)準(zhǔn)波程控以及任意波程控的功能。根據(jù)程控可編程儀器標(biāo)準(zhǔn)命令集SCPI設(shè)計了AWG標(biāo)準(zhǔn)波的程控命令，通過集成于AWG中的SCPI解析模塊完成了設(shè)備對于程控命令的實(shí)時解析，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)波程控;以SRAM作為系統(tǒng)軟件存儲器，將波形數(shù)據(jù)封裝成Zip形式的文件存儲于Flash存儲器中，通過RAM數(shù)據(jù)輸入接口將任意波的波形數(shù)據(jù)從Flash中取出寫入DDS的波形存儲器，生成指定的任意波，實(shí)