無線智能虛擬示波器的硬件設(shè)計.pdf

1、電子行業(yè)日新月異并且保持蓬勃發(fā)展，其帶動測試儀器設(shè)備不斷改進，同時對測試儀器設(shè)備的需求也在不斷提高。其中，提升性能指標(biāo)是測試儀器的總體發(fā)展趨勢，但日趨復(fù)雜的測試環(huán)境與特殊的測試對象對測試儀器的功能多樣性也提出了新的要求。本文詣在研究數(shù)字存儲示波器功能多樣性拓展，以數(shù)字存儲示波器采集架構(gòu)為基礎(chǔ)加入Wi-Fi無線數(shù)據(jù)交互通道以及基于虛擬儀器概念的模塊化設(shè)計，同時充分利用當(dāng)今智能移動設(shè)備的高性能表現(xiàn)，通過移動智能設(shè)備實現(xiàn)本系統(tǒng)的顯示、人機交互

2、、數(shù)據(jù)計算等功能。從而改善示波器的人機交互體驗，同時實現(xiàn)信號采集與人機交互的分離，提高系統(tǒng)便攜性，進而達到在相對危險和復(fù)雜環(huán)境下信號測量的目的。本文結(jié)合“無線智能虛擬示波器”項目展開研究，主要內(nèi)容包括：
　　1、硬件系統(tǒng)小型化與低成本設(shè)計。從器件選型、應(yīng)用電路搭建到印制電路板的布局與布線均圍繞小型化和低成本需求。同時平衡設(shè)計需求與實現(xiàn)成本之間的沖突，合理地對系統(tǒng)成本進行控制。
　　2、硬件系統(tǒng)低功耗設(shè)計。從系統(tǒng)工作狀態(tài)劃分入

3、手，對系統(tǒng)功能模塊進行供電控制，對處在非工作狀態(tài)下的模塊進行靜默。同時，針對模數(shù)轉(zhuǎn)換器與FPGA（field progarmable gate array）制定低功耗工作策略，從而最大限度地降低無用功耗并提升器件的工作效率。
　　3、硬件系統(tǒng)模塊化設(shè)計。其基于虛擬儀器概念，并通過對系統(tǒng)硬件進行功能模塊劃分同時定義模塊接口形式來實現(xiàn)。模塊化設(shè)計使整個系統(tǒng)更加靈活，即可通過模塊更替實現(xiàn)功能特性以及性能參數(shù)的改變，也減小系統(tǒng)設(shè)計成本并提

4、高硬件的可復(fù)用性。
　　4、數(shù)據(jù)交互方式設(shè)計。本文對采集模塊與通信模塊之間數(shù)據(jù)交互設(shè)計進行了詳細(xì)介紹。針對傳輸速率低和偶發(fā)傳輸錯誤的問題，提出一種定制通信總線時序，同時以有限狀態(tài)機的模式實現(xiàn)讀寫狀態(tài)的切換，從而改善上述問題。
　　通過對無線智能虛擬示波器測試驗證可知，其具有雙通道250MSPS實時采樣率，模擬帶寬為100MHz，無線數(shù)據(jù)交互速率可達3.4MB/s。同時可以實現(xiàn)邊沿觸發(fā)、脈寬觸發(fā)以及數(shù)字觸發(fā)，在鋰電池供電下可實