LXI多功能模塊研制.pdf

1、本文主要研究和設(shè)計(jì)了LXI多功能模塊。LXI多功能模塊為LXI C類儀器模塊，它集成了5位半數(shù)字多用表（DMM）、2通道通用計(jì)數(shù)器、4通道D/A、16路數(shù)字I/O等4種儀器模塊。
　　在硬件設(shè)計(jì)上，采用LXI接口和模塊功能相分離的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，有效的提高了設(shè)計(jì)的靈活性，當(dāng)開發(fā)其它LXI模塊時，本模塊的LXI接口可以直接使用，只需改變功能電路即可。LXI接口電路以嵌入式處理器ARM為核心，實(shí)現(xiàn)用戶與模塊的網(wǎng)絡(luò)通訊，同時控制模塊功能電

2、路。數(shù)字多用表硬件設(shè)計(jì)中，采用雙重屏蔽與浮置技術(shù)，有效的提高了多用表的抗干擾能力；采用Σ-ΔA/D變換器，既保證了測量精度，又簡化了模擬電路設(shè)計(jì)，降低了對模擬電路的精度要求；將用于多用表校準(zhǔn)的高精度電壓基準(zhǔn)源設(shè)計(jì)在模塊內(nèi)部，方便了模塊的校準(zhǔn)；歐姆電流源提供了多個高精度的電流，實(shí)現(xiàn)了電阻的大范圍、高精度測量；自動校零電路有效的減少了電路的零點(diǎn)飄移對測量結(jié)果的影響。通用計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)中，采用雙計(jì)數(shù)器多周期同步測量法，消除了被測信號的±1誤差，實(shí)

3、現(xiàn)了頻率、周期的高精度測量，精度與時間基準(zhǔn)的精度相當(dāng)；采用數(shù)字濾波方法，去除了整形電路中產(chǎn)生的干擾信號；采用磁耦對模擬通道與數(shù)字電路進(jìn)行隔離，降低了模擬電路的設(shè)計(jì)要求。D/A設(shè)計(jì)中，選擇串行接口的DAC，在滿足設(shè)計(jì)要求的同時節(jié)約了FPGA引腳資源；D/A輸出采用電壓跟隨的輸出方式，改善了帶載能力。16路數(shù)字I/O設(shè)計(jì)中，采用雙8路緩沖器將16路數(shù)字I/O分成2組，提高了操作的靈活性。
　　軟件設(shè)計(jì)上，ARM上運(yùn)行Linux操作系統(tǒng)

4、，Linux的開源性為模塊網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器端軟件設(shè)計(jì)提供了捷徑。IVI-COM驅(qū)動程序開發(fā)中，COM組件用Visual Studio2005的ATL模板生成；數(shù)字多用表是IVI規(guī)定的8類儀器之一，其IVI-COM接口設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵守IVI規(guī)范，保證了互換性。
　　模塊校準(zhǔn)用自動校準(zhǔn)系統(tǒng)對不同功能、量程采用分段線性插值的方法分別進(jìn)行。測試結(jié)果表明，本模塊軟硬件設(shè)計(jì)符合LXI C類儀器要求，數(shù)字多用表IVI-COM驅(qū)動程序設(shè)計(jì)符合IVI規(guī)范，模