（教育技術(shù)學(xué)專業(yè)論文）基于vhdl的數(shù)字存儲(chǔ)示波器的設(shè)計(jì)與開發(fā).pdf

山東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 基于v h d l 的數(shù)字存儲(chǔ)示波器的設(shè)計(jì)與開發(fā) 摘要 隨著集成電路( i c ) 技術(shù)的發(fā)展，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化( e d a ) 技術(shù)逐漸成為模擬與數(shù)字集成 電路系統(tǒng)的重要設(shè)計(jì)手段。電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)或電子產(chǎn)品自動(dòng)化設(shè)計(jì)的技 術(shù)，它與電子技術(shù)、微電子技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)，它吸收了計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的大多數(shù)最 新研究成果，以高性能計(jì)算機(jī)作為工作平臺(tái)，促進(jìn)了工程發(fā)展。e d a 技術(shù)的發(fā)展始于 7 0 年代，至今經(jīng)歷了三個(gè)階段。電子線路c a d ( 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)) 是e d a 發(fā)展的初級(jí)階 段，8 0 年代初期，形成了c a e ( 計(jì)算機(jī)輔助工程) ，也就是所謂的e d a 技術(shù)中級(jí)階段， 9 0 年代出現(xiàn)了以自動(dòng)綜合器和硬件描述語言為基礎(chǔ)，全面支持電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的 e s d a ( 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化1 ，即高級(jí)e d a 階段，也就是目前常說的e d a 。使用e d a 技術(shù)設(shè)計(jì)的結(jié)果既可以用f p g a c p l d 來實(shí)施驗(yàn)證，也可以直接做成專用集成電路 ( a s i c ) 。e d a 的一個(gè)重要特征就是使用硬件描述語言( r i d l ) 來完成設(shè)計(jì)文件。誕生于 1 9 8 2 年的v h d l 語言是e e 確認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語言，在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域已經(jīng)廣泛應(yīng)用。 本文首先綜述了e d a 技術(shù)和p l d 器件的發(fā)展概況；然后對(duì)數(shù)字存儲(chǔ)示波器的原理 進(jìn)行介紹和分析；接著介紹使用f p g a 進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)以及v h d l 語言和 m a x p l u s 軟件的特點(diǎn)，也介紹了本文的設(shè)計(jì)方案；接下來介紹使用e d a 技術(shù)，用v h d l 語言完成了d s o ( 數(shù)字存儲(chǔ)示波器) 的底層控制及主要功能部件的設(shè)計(jì)工作；最后介紹 了e d a 技術(shù)的前沿發(fā)展趨勢(shì)及系統(tǒng)開發(fā)中的幾點(diǎn)體會(huì)。 本文的技術(shù)難點(diǎn)在于控制器和用e a b 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的設(shè)計(jì)，主要體現(xiàn)在對(duì)狀態(tài)機(jī)的 設(shè)計(jì)上；通過用狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)a d c 控制器，可以看出v h d l 語言具有很多的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。 示波器是電子測(cè)量中一種最常用的儀器，它可以用來觀察、測(cè)量、記錄各種瞬時(shí)物 理現(xiàn)象并顯示其與時(shí)間關(guān)系的電子儀器。數(shù)字存儲(chǔ)示波器的原理是利用a o 轉(zhuǎn)換把被測(cè) 模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，然后存入存儲(chǔ)器中，需要顯示的時(shí)候，將存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的內(nèi)容 調(diào)出，通過相應(yīng)的d a 轉(zhuǎn)換恢復(fù)為模擬信號(hào)顯示。 本文設(shè)計(jì)的數(shù)字存儲(chǔ)示波器是在通用示波器的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，可以節(jié)約大量的儀 器設(shè)備購(gòu)置資金，對(duì)于促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提高具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 關(guān)鍵詞：數(shù)字存儲(chǔ)示波器有限狀態(tài)機(jī) v h d lc p l d 分類號(hào)：6 4 3 4 山東師范大學(xué)碩：仁學(xué)位論文 t h ed e s i g na n dd e v e i o p m e n to fd i g i t a s t o r a g eo s c iiio s c o p eb a s e do nv h d l a b s t r a c t t h ee l e c t r o n i cd e s i g na u t o m a t i o n ( e d a ) t e c h n o l o g yh a sb e c o m ea ni m p o r t a n t d e s i g nm e t h o do fa n a l o ga n dd i g i t a lc i r c u i ts y s t e ma st h ei n t e g r a t e dc i r c u i t s g r o w i n g t h ee d at e c h n o l o g y ，w h i c hi sc l o s e l yc o n n e c t e dw i t ht h ee l e c t r o n i c t e c h n o l o g y ， m i c r o e l e c t r o n i c st e c h n o l o g ya n dc o m p u t e rs c ie n c e ，c a nb eu s e di n d e s i g n i n ge l e c t r o n i cp r o d u c ta u t o m a t i c a l l y i tw a sf i r s t l yp u tf o r w a r d e d i n t o s a n dtil ln o wt h e r eh a sb e e nt h r e es t a g e so ft h ee d a t h a tist h ec o m p u t e r a i d e d d e s i g n ( c a d ) o fe l e c t r o n i c c i r c u i t i n 7 0 s ，t h ec o m p u t e ra i d e d e n g i n e e r i n g ( c a e ) i n8 0 sa n dt h ee l e c t r o n i cs y s t e md e s i g na u t o m a t i o n ( e s d a ) i n 9 0 s t h ee s da ，w h i c hi sc a l l e de d an o w ，i sb a s e do nt h ea u t o m a t i cs y n t h e s i z e r a n dt h eh a r d w a r ed e s c r i p t i o nl a n g u a g e ( h d l ) t h ed e s i g nr e s u l to fe d ac a nn o t o n l yb ev e r i f i e db yf p g a c p l db u ta l s ob ei m p l e m e n t e dt h r o u g ht h ea p p li c a t i o n s p e c i f i ci n t e g r a t e dc i r c u i t ( a s i c ) o n ei m p o r t a n tc h a r a c t e r i s t i co ft h ee d ai s t h a tt h ed e s i g nd o c u m e n t ss h o u l db ec o m p l e t e db yt h eh d l t h ev h d li so n eo f t h es t a n d a r dh a r d w a r ed e s c r i p t i o nl a n g u a g e sv a l i d a t e db yi e e e ，w h i c hw a sf i r s t l y i n t r o d u c e di n1 9 8 2 a n di tw a sw i d e l yu s e db ye l e c t r o n i cd e s i g n e rn o w f i r s t l yp r e s e n tt h et e c h n o l o g yo fe d aa n dt h ed e v e l o p m e n to fp l dd e v i c e s i nt h i st h e s i s t h ee l e m e n t so fe d at h e nw a si n t r o d u c e d a n dt h e ni n t r o d u c e d t h es t r o n g p o i n to ft h ef p g a ，v h d ll a n g u a g ea n dt h es o f t w a r em a x p l u s ，a l s ot h e d e s i g np l a ni si n t r o d u c e d f i n a l l y ，w ei n t r o d u c e dt h ef o r e g r o u n do fe d aa n dt h e e x p e r i e n c ei nd e s i g n t h ek e yp o i n ti nt h i sp a p e ri st h em e t h o dh o wt od e s i g nt h ec o n t r o l l e ra n d t h em e m o r yb a s e do ne d a i t sm a i n l yf o c u so nt h er e a l i z a t i o no fd a t am e m o r y a n dt h em e t h o dt od e s i g nt h ef i n i t es t a t em a c h i n ei nt h ea dc o n t r o lu n i t t h e d e s i g no ft h ec o n t r o l l e ri sb a s e do nm c u + c p l d m c ui 8u s e dt oc o n t r o lt h ew h o l e d s oa n dc p l dc o n t r o lt h eh i g hs p e e dp a r t t h er e l i a b i l i t yo fa dc o n t r o l l e r 出末薅范犬攀顫l 蹲 位論文 d e p e n d so nt h ef i n i t es t a t em a c h i n e o s c i l l o s c o p ei sao f t e nu s e di n s t r u m e n ti ne l e c t r o n i cm e a s u r e m e n t ，i ti sa e l e c t r o n i c i n s t r u m e n t w h i c h c a n o b s e r v e ，m e a s u r e ，r e g i s t e rd i v e r s i f i e d i n s t a n t 8 n e o u sp h y s i c sp h e n o m e n o n sa n ds h o wr e l a t i o nw it ht i m e m a k i n gu s eo f a dc o n v e r s i o nd s oc h a n g e sa n a l o gs i g n a l st od i g i t a ls i g n a l s ，a n dp l a c e si tt o m e m o r _ iz e r ，w h e ni tw i l ld i s p l a y ，w ew i l lt a k eo u tc o n t e n to fm e m o r i z e r ，m a k i n g u s eo fd ac o n v e r s i o nd s oc h a n g e sd i g i t a ls i g n a l st oa n a l o gs i g n a l st o0 j s l a y t h ed e s i g no fd s oi nt h i sp a p e rw i ltb em o s t l yu s e di ne x p e r i m e n ti n s t r u c t i o n ， a n di t i sv e r yi m p o r t a n ti ne x p e r i m e n ti n s t r u c t i o n i ti sr e b u i l do nc u r r e n c y o s e i1 l o s c o p e ，w h i c hm a ys a v em o n e y k e y 霉o r d s ：d s o f s mv h d lc p l d c a t e g o r yn u m b e r ：6 4 3 4 猿剖聲明 本入聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的 研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其 他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得 ( 注：如 沒有其他需要特別聲明的，本欄可空) 或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書使用過豹秘 料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說明 弗表示謝意。 學(xué)位論文作者簽名： 司壺龍 翩簽矽紙 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解堂撞有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，有權(quán)保 留并向國(guó)家蠢關(guān)幫門絨機(jī)構(gòu)送交論文豹復(fù)印傳和磁盤，允許論文被查舞和謹(jǐn)闋。 本人授權(quán)j 鹽可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可 班采用影印、續(xù)印或攙攮等復(fù)稍手段保存、匯編學(xué)誣論文。( 保密瓣學(xué)位論文在 解密后適用本授權(quán)書) 學(xué)位論文作者憝名： 閣蓐厄 簽字日期：2 0 0 年歷月同 一字紙 一 麓字日期：2 0 0 餌幸月2 日 山東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章前言 本章簡(jiǎn)單介紹示波器的發(fā)展現(xiàn)狀、基本原理和特點(diǎn)；e d a 技術(shù)的發(fā)展階段。論述d s o ( 數(shù)字存儲(chǔ)示波器) 開發(fā)的可行性和必要性。闡述d s o 的功能要求。 示波器在是實(shí)驗(yàn)室中的常用重要儀器，它能把人們無法直接看到的電信號(hào)，轉(zhuǎn)換成 肉眼能直接觀察的波形，顯示在示波管屏幕上，以便對(duì)信號(hào)進(jìn)行定性和定量觀察。在教 學(xué)中它是幫助學(xué)生學(xué)習(xí)驗(yàn)證原理和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的重要工具。 、 、 ， ，j 1 1 數(shù)字存儲(chǔ)示波器概述 示波器是電子測(cè)量中一種最常用的儀器，它是一種可以用來觀察、測(cè)量、記錄各種 瞬時(shí)物理現(xiàn)象，并以波形方式顯示其與時(shí)間關(guān)系的電子儀器。示波器直觀的顯示效果有 助于對(duì)被測(cè)對(duì)象的深入理解，所以得到了廣泛的應(yīng)用，目前人們己將它作為最重要的測(cè) 試工具之一。典型的示波器產(chǎn)生一個(gè)二維或者三維的波形，輸入端接收的電壓信號(hào)顯示 在y 軸方向上，而時(shí)間參數(shù)則顯示在x 軸方向上。傳統(tǒng)的示波器是模擬的，用c r t 作 為顯示器件。在電子槍內(nèi)形成電子束，經(jīng)過加速、聚焦，然后打在熒光屏上，使受撞擊 的點(diǎn)發(fā)出可見光。模擬示波器的缺點(diǎn)是只能觀測(cè)周期信號(hào)。對(duì)于非周期性的單次瞬變 信號(hào)的觀測(cè)，用模擬示波器觀測(cè)是非常困難的，有時(shí)甚至是不可能的。為了將各種信號(hào) 無失真地顯示并存儲(chǔ)，就必須采用數(shù)字技術(shù)，這電是數(shù)字示波器的基本思想。數(shù)字存儲(chǔ) 示波器是伴隨著模一數(shù)轉(zhuǎn)換器( a d c ) 的發(fā)展而趨于實(shí)用化的示波器。a d c 把輸入示波器 的電壓瞬時(shí)值轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的數(shù)字值，并保存在存儲(chǔ)器中。采集完成后，從數(shù)字示波器中 取出這一系列數(shù)字，經(jīng)過適當(dāng)處理后再現(xiàn)電壓對(duì)時(shí)間的波形。由于數(shù)字存儲(chǔ)示波器與計(jì) 算機(jī)技術(shù)的緊密結(jié)合，使其發(fā)展非常迅速，目前已成為示波器市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品，并會(huì) 逐漸地完全取代模擬示波器。 數(shù)字存儲(chǔ)示波器是利用a d 轉(zhuǎn)換把被測(cè)模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，然后存入存儲(chǔ)器 中，需要顯示的時(shí)候，將存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的內(nèi)容調(diào)出，通過相應(yīng)的d a 轉(zhuǎn)換恢復(fù)為模擬 信號(hào)顯示。 本文設(shè)計(jì)的數(shù)字存儲(chǔ)示波器主要應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中示波器有非常重 要的作用。同時(shí)本設(shè)計(jì)是在通用示波器的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，這樣可以節(jié)約資源。 山東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 1 1 數(shù)字存儲(chǔ)示波器的基本原理與特點(diǎn) 數(shù)字存儲(chǔ)示波器，它是用a d 變換器把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后存在半導(dǎo)體 存儲(chǔ)器r a m 中，需要時(shí)將r a m 中存儲(chǔ)的內(nèi)容調(diào)出，通過相應(yīng)的d a 變換器，再恢復(fù) 成模擬量顯示在示波管上或通過l c d 用點(diǎn)陣或連線的方式再現(xiàn)波形。在這種示波器中 信號(hào)處理與信號(hào)顯示功能是分開的，它的性能主要取決于進(jìn)行信號(hào)處理的a d 、r a m 和 微處理器的性能。由于采用r a m 存儲(chǔ)器，可以快寫數(shù)據(jù)慢讀數(shù)據(jù)，使得即使在觀察緩慢 信號(hào)時(shí)也不會(huì)有閃爍現(xiàn)象。使用數(shù)字存儲(chǔ)示波器不僅可以觀測(cè)周期性重復(fù)信號(hào)、超低頻 信號(hào)，而且也能夠觀測(cè)非周期的單次的或隨機(jī)的信號(hào)。這是因?yàn)閿?shù)字存儲(chǔ)示波器可以采 用實(shí)時(shí)采樣，即每隔一個(gè)采樣周期取樣一次，所以可以觀測(cè)非周期性信號(hào)。 與傳統(tǒng)的模擬示波器相比，數(shù)字存儲(chǔ)示波器具有許多優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)在： l 、多通道單次信號(hào)捕獲：一個(gè)d s o 能夠同時(shí)在多個(gè)通道上捕捉象電源開、關(guān)或故 障發(fā)生這樣的單次瞬態(tài)事件。 2 、波形處理：由于d s o 內(nèi)部使用一個(gè)微處理器，它能夠在所獲得的波形上完成幅 度和時(shí)間參數(shù)以及波形運(yùn)算等功能，加上選件能夠完成更復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，如積分、倒 數(shù)、指數(shù)、對(duì)數(shù)、平均、數(shù)字濾波、極值、f f t 等。 3 、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：d s o 帶有非易失性的波形存儲(chǔ)器，它們能夠提供與d s o 兼容的存儲(chǔ) 卡或軟盤。示波器也能夠容易地與許多繪圖儀和打印機(jī)相連來進(jìn)行高質(zhì)量的硬拷貝。 4 、更多的觸發(fā)功能：d s o 也能夠提供許多模擬示波器所沒有的觸發(fā)能力。例如： 當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，它能夠觸發(fā)并且能夠觀察引起故障觸發(fā)前的過程。 5 、自動(dòng)測(cè)試：數(shù)字存儲(chǔ)示波器能夠提供自動(dòng)測(cè)試功能，簡(jiǎn)化了使用者的操作，使 儀器具有智能化。 1 1 2 數(shù)字存儲(chǔ)示波器的發(fā)展?fàn)顩r 目前，數(shù)字示波器市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品仍然是國(guó)外產(chǎn)品。其中美國(guó)t e k 公司的示波器 一直處于領(lǐng)先地位，被世界公認(rèn)為示波器的權(quán)威。近來t e k 推出的t d s 系列示波器具 有獨(dú)特的保證信號(hào)高保真度的獲取結(jié)構(gòu)，能夠利用最先進(jìn)的觸發(fā)系統(tǒng)，提供快速瞬態(tài)信 號(hào)或重復(fù)信號(hào)的多通道獲取，顯示和所有測(cè)量的有效修正，先進(jìn)的波形處理。t d $ 2 0 1 2 示 波器具有i o o m h z 的帶寬，1 g s s 等效采樣率，記錄長(zhǎng)度可達(dá)2 5 k ，內(nèi)部采取高保真 山東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 讀的獲取技術(shù)，操作簡(jiǎn)單。力科公司在示波器方面世界排行第三，它也推出了各種型號(hào) 的示波器，并具有獨(dú)自的特點(diǎn)，能夠自動(dòng)測(cè)試3 2 種參數(shù)。如：l c 5 3 4 a l c 5 7 4 a 數(shù)字示 波器帶寬為1 g h z ，采樣速率4 g s s 。由于該示波器采用了9 6 m h z 的p o w e rp c 6 0 3 e 處 理器、8 6 4 m b y t e 的系統(tǒng)r a m ，i m b y t e 的視頻存儲(chǔ)器、3 2 k b y t e 的高速緩存和智能化 存儲(chǔ)器管理系統(tǒng)，它能快速刷新波形、動(dòng)態(tài)分配處理器、采集存儲(chǔ)器和運(yùn)算存儲(chǔ)器的資 源，保證示波器資源的最佳利用。該系列采用9 英寸彩色顯示器，能提供8 個(gè)波形的畫 面，可方便、容易觀察信號(hào)細(xì)節(jié)。8 蹤顯示能與運(yùn)算功能、放大縮小、參考存儲(chǔ)器或通 道組合，并能在屏幕上顯示或不顯示參數(shù)。該示波器在信號(hào)分析方面具有較強(qiáng)的處理功 能，可同時(shí)完成4 種處理功能：加、減、乘、除、取反、恒等、累加平均值和正弦值。 還有f f t 平均運(yùn)算和5 個(gè)窗功能的頻譜分析功能。 目前國(guó)內(nèi)數(shù)字存儲(chǔ)示波器市場(chǎng)上出現(xiàn)的產(chǎn)品最高帶寬為1 0 0 m h z ，像普源精電公司的 d s 3 1 0 2 系列產(chǎn)品就是帶寬為i o o m h z ，等效采樣率為i o g s s 。由于受到高速取樣技術(shù) 的限制，國(guó)內(nèi)i o o m h z 帶寬的數(shù)字示波器大都采用重復(fù)取樣技術(shù)。 1 2 數(shù)字存儲(chǔ)示波器的主要性能指標(biāo) 主要技術(shù)指標(biāo)如下： 垂直分辨率：8 b i t s 帶寬：雙通道5 0 k h z 3 擋垂直靈敏度：0 o i v d i v 、0 1v d i v 、1 v d i v 最大輸入電壓：8 v 上升下降時(shí)間：3 5 n s 上沖阻尼：5 輸入阻抗：l o o k q 最高采樣率：1 m s a s 最大等效采樣速率1 m s s ，最高水平分辨率l o o u s 存儲(chǔ)深度：5 1 2 b i t s 通道 時(shí)基范圍：2 0 u s d i v 一0 2 m s d i v 一0 2 s d i v 主要功能指標(biāo)有： 雙蹤顯示 山東師范大學(xué)碩上學(xué)位論文 顯示方式：有內(nèi)觸發(fā)存儲(chǔ)顯示方式( 單次) 、連續(xù)觸發(fā)存儲(chǔ)顯示方式和水平移動(dòng) 擴(kuò)展顯示 存儲(chǔ)回調(diào)功能：有菜單選擇存儲(chǔ)區(qū)域?qū)⑵聊簧巷@示的波形或參數(shù)存儲(chǔ)起來，菜單 選擇存儲(chǔ)過的波形或參數(shù)回調(diào)出來 波形以適當(dāng)?shù)臅r(shí)基和量程顯示在屏幕上 顯示調(diào)節(jié)：通過菜單來調(diào)節(jié)背光強(qiáng)度及顯示對(duì)比度 觸發(fā)特性：有內(nèi)部，上升沿觸發(fā)，觸發(fā)方式有單次和連續(xù)觸發(fā)，觸發(fā)電平可以調(diào) 節(jié) 縱向解析度：8 0 格x3 2 點(diǎn)( 每1 個(gè)點(diǎn)為1 個(gè)象素) 橫向解析度：1 0 格2 5 點(diǎn)( 每1 個(gè)點(diǎn)為1 個(gè)象素) 擴(kuò)展顯示：2 5 6 b i t s x2 1 3 數(shù)字存儲(chǔ)示波器開發(fā)的必要性和可行性 本系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)思想是將被測(cè)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字存儲(chǔ)并由通用示波器將被測(cè)信號(hào)顯示 出來，通用示波器的作用主要是進(jìn)行波形顯示而不對(duì)其進(jìn)行操作和調(diào)整。實(shí)際上就是對(duì) 通用示波器進(jìn)行改造，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字存儲(chǔ)的功能。改造后的示波器主要用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)。 這樣既可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字存儲(chǔ)示波器的功能又不會(huì)增加太多的資金投入。這對(duì)于提高教學(xué)實(shí) 驗(yàn)和科研的水平有很大益處。 通用示波器存在很多弊端或限制：首先，通用示波器的造價(jià)高；其次，通用示波器 升級(jí)困難：第三，通用示波器處理的是模擬信號(hào)，模擬信號(hào)處理起來很困難；第四，通 用示波器的精度低；第五，通用示波器操作復(fù)雜。因此，開發(fā)數(shù)字存儲(chǔ)示波器( d i g i t a l s t o r a g eo s c i l l o s c o p e ) 是非常必要的。在d s o 中用h d l 語言編制有關(guān)數(shù)據(jù)處理程序， 對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行處理，可以得到許多測(cè)量結(jié)果，有效的彌補(bǔ)了通用示波器的不足。例 如被測(cè)信號(hào)的頻潛、功率、隨機(jī)誤差等。這是通用( 模擬) 示波器所無法勝任的，也充 分顯示了數(shù)字存儲(chǔ)示波器的優(yōu)越性。 1 4e d a 技術(shù)的發(fā)展概況 本系統(tǒng)使用e d a ( e l e c t r o n i cd e s i g na u t o m a t i o n ) 技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)。電子設(shè)計(jì) 自動(dòng)化e d a ( e l e c t r o n i cd e s i g na u t o m a t i o n ) 是指利用計(jì)算機(jī)完成電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 4 山東帥范大學(xué)碩士學(xué)位論文 e d a 技術(shù)是以計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)為先導(dǎo)，匯集了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、拓?fù)?、邏輯學(xué)、微電 子工藝與結(jié)構(gòu)學(xué)和計(jì)算數(shù)學(xué)等多種計(jì)算機(jī)應(yīng)用學(xué)科最新成果的先進(jìn)技術(shù)。 e d a 技術(shù)以計(jì)算機(jī)為工具，代替人完成數(shù)字系統(tǒng)的邏輯綜合、布局布線和設(shè)計(jì)仿真 等工作。設(shè)計(jì)人員只需要完成對(duì)系統(tǒng)功能的描述，就可以由計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行處理，得到 設(shè)計(jì)結(jié)果，而且修改設(shè)計(jì)如同修改軟件一樣方便，可以極大地提高設(shè)計(jì)效率。根據(jù)電子 設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展特征，e d a 技術(shù)發(fā)展大致分為三個(gè)階段： 第一階段，c a d 階段( 2 0 世紀(jì)6 0 年代中期至2 0 世紀(jì)8 0 年代初期) 。這個(gè)階段 的特點(diǎn)：m o s 工藝，用一些單獨(dú)的工具軟件，主要有p c b ( p r i m e dc i r c u i tb o a r d ) 布線 設(shè)計(jì)、電路模擬、邏輯模擬及版圖的繪制等，通過計(jì)算機(jī)的使用，從而將設(shè)計(jì)人員從大 量煩瑣重復(fù)的計(jì)算和繪圖工作中解脫出來。例如，目前常用的p r o t e l 早期版本t a n g o ， 以及用于電路模擬的s p i c e 軟件和后來產(chǎn)品化的i c 版圖編輯與設(shè)計(jì)規(guī)則檢查系統(tǒng)等 軟件，都是這個(gè)階段的產(chǎn)品。這個(gè)時(shí)期的e d a 一般稱為c a d ( c o m p u t e r a i d e dd e s i g n ) 。 第二階段，c a e 階段( 2 0 世紀(jì)8 0 年代初期至2 0 世紀(jì)9 0 年代初期) ，c m o s 工 藝，p c b 設(shè)計(jì)方面的原理圖輸入、自動(dòng)布局布線及p c b 分析，以及邏輯綜合、邏輯仿 真、布爾方程綜合和化簡(jiǎn)應(yīng)用廣泛，硬件描述語言出現(xiàn)；這個(gè)階段在集成電路與電子設(shè) 計(jì)方法學(xué)以及設(shè)計(jì)工具集成化方面取得了許多成果，各種設(shè)計(jì)工具，如原理圖輸入、編 譯與連接、邏輯模擬、測(cè)試碼生成、版圖自動(dòng)布局以及各種單元庫已齊全。由于采用了 統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理技術(shù)，因而能夠?qū)⒏鱾€(gè)工具集成為一個(gè)c a e ( c o m p u t e r a i d e de n g i n e e r i n g ) 系統(tǒng)。按照設(shè)計(jì)方法學(xué)制定的設(shè)計(jì)流程，可以實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)輸入到版圖輸出的全程設(shè)計(jì)自 動(dòng)化。這個(gè)階段主要采用基于單元庫的半定制設(shè)計(jì)方法，采用門陣列和標(biāo)準(zhǔn)單元設(shè)計(jì)的 各種a s i c 得到了極大的發(fā)展，將集成電路工業(yè)推進(jìn)到了a s i c 時(shí)代。多數(shù)系統(tǒng)中集成 了p c b 自動(dòng)布局布線軟件以及熱特性、噪聲、可靠性等分析軟件，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)電子 系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化。 第三階段，e d a 階段( 2 0 世紀(jì)9 0 年代以來) ，e d a 技術(shù)就是依賴功能強(qiáng)大的計(jì) 算機(jī)，在e d a 工具軟件平臺(tái)上，對(duì)以硬件描述語言h d l 為系統(tǒng)邏輯描述手段完成的設(shè) 計(jì)文件，自動(dòng)地完成邏輯編譯、邏輯化簡(jiǎn)、邏輯分割、邏輯綜合( 布局布線) ，以及邏 輯優(yōu)化和仿真測(cè)試，直至實(shí)現(xiàn)既定的電子電路系統(tǒng)功能。 e d a 技術(shù)在硬件方面融合了大規(guī)模集成電路制造技術(shù)、i c 版圖設(shè)計(jì)技術(shù)、a s i c 測(cè) 試和封裝技術(shù)、c p l d f p g a 編程下載技術(shù)、自動(dòng)測(cè)試技術(shù)等；在計(jì)算機(jī)輔助工程方面 山東師范大學(xué)鋇十學(xué)位論文 融合了討算機(jī)輔助設(shè)計(jì)( c a d ) 、計(jì)算機(jī)輔助制造( c a m ) 、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試( c a t ) 、 計(jì)算機(jī)輔助工程( c a e ) 技術(shù)及多種計(jì)算機(jī)語言的設(shè)計(jì)概念；在現(xiàn)代電子學(xué)方面容納了 電子線路設(shè)計(jì)理論、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、數(shù)字系統(tǒng)建模和優(yōu)化技術(shù)及長(zhǎng)線技術(shù)理論。 1 5v h d l 硬件描述語言簡(jiǎn)介 v h d l 的英文全名是v h s l c ( v e r yh i g hs p e e di n t e g r a t e dc i r c u i t ) h a r d w a r ed e s c r i p t i o n l a n g u a g e ，于1 9 8 3 年由美國(guó)國(guó)防部( d o d ) 發(fā)起創(chuàng)建，由i e e e ( t h ei n s t i t u t eo f e l e c t r i c a l a n de l e c t r o n i c se n g i n e e r s ) 進(jìn)一步發(fā)展并在1 9 8 7 年作為“i e e e 標(biāo)準(zhǔn)1 0 7 6 ”發(fā)布。從此， v h d l 成為硬件描述語言的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)之一。自i e e e 公布了v h d l 的標(biāo)準(zhǔn)版( i e e es t d 1 0 7 6 ) 之后，各e d a 公司相繼推出了自己的v h d l 設(shè)計(jì)環(huán)境，或宣布自己的設(shè)計(jì)工具支 持v h d l 。此后v h d l 在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，并逐步取代了原有的非標(biāo) 準(zhǔn)硬件描述語言。 v h d l 作為一個(gè)規(guī)范和建模語言，隨著v h d l 的標(biāo)準(zhǔn)化，出現(xiàn)了一些支持該語言的 行為仿真器。由于創(chuàng)建v h d l 的最初目標(biāo)是用于標(biāo)準(zhǔn)文檔的建立和電路功能模擬，其基 本想法是在高層次上描述系統(tǒng)和元件的行為。但到了2 0 世紀(jì)9 0 年代，人們發(fā)現(xiàn)，v h d l 不僅可以作為系統(tǒng)模擬的工具，而且可以作為電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工具：可以利用軟件工具 將v h d l 源碼自動(dòng)地轉(zhuǎn)化為文本方式表達(dá)的基本邏輯元件連接圖，即網(wǎng)表文件。這種設(shè) 計(jì)顯然對(duì)于電路自動(dòng)設(shè)計(jì)是一個(gè)極大的推進(jìn)。很快，電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域出現(xiàn)了第一個(gè)軟件設(shè) 計(jì)工具，即v h d l 邏輯綜合器，它把標(biāo)準(zhǔn)v h d l 的部分語句轉(zhuǎn)化為具體電路實(shí)現(xiàn)的網(wǎng) 表文件。 1 9 9 3 年，i e e e 對(duì)v h d l 進(jìn)行了修訂，從更高的抽象層次和系統(tǒng)描述能力上擴(kuò)展了 v h d l 的內(nèi)容，公布了新版本的v h d l ，即i e e e 標(biāo)準(zhǔn)的1 0 7 6 1 9 9 3 版本。現(xiàn)在，v h d l 和v e r i l o g 作為i e e e 的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語言，得到眾多e d a 公司的支持，在電子工 程領(lǐng)域，已成為事實(shí)i 二的通用硬件描述語言。 v h d l 語言具有很強(qiáng)的電路描述和建模能力，能從多個(gè)層次對(duì)數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行建模和 描述，從而大大簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)任務(wù)，提高了設(shè)計(jì)效率和可靠性。 v h d l 具有與具體硬件電路無關(guān)和與設(shè)計(jì)平臺(tái)無關(guān)的特性，并且具有良好的電路行 為描述和系統(tǒng)描述的能力，并在語言易讀性和層次結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方面表現(xiàn)了強(qiáng)大的生命力 和應(yīng)用潛力。因此，v h d l 在支持各種模式的設(shè)計(jì)方法、自頂向下與自底向上或混合方 山東師范大學(xué)碩：e 學(xué)位論文 法方面，在面對(duì)當(dāng)今許多電子產(chǎn)品生命周期的縮短，需要多次重新設(shè)計(jì)己溶入最新技術(shù)， 改變工藝等方面都表現(xiàn)了良好的適應(yīng)性。用v h d l 進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn) 是設(shè)計(jì)者可以專心致力于其功能的實(shí)現(xiàn)，而不需要對(duì)不影響功能的與工藝有關(guān)的因素花 費(fèi)過多的時(shí)間和精力。 1 6 本論文設(shè)計(jì)的任務(wù) 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)是本系統(tǒng)的主要組成部分，而數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)和控制器設(shè)計(jì)是其中的核 心環(huán)節(jié)。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是基于c p l d 結(jié)構(gòu)上的，利用c p l d 靈活的可再編程的特點(diǎn)完成數(shù) 據(jù)的采集、存儲(chǔ)；m c u 作為d s 0 的整體控制部分，管理整個(gè)儀器。 山東師范大學(xué)碩十學(xué)位論文 第二章d s o 的總體設(shè)計(jì) 本章主要對(duì)d s o 的外部特性進(jìn)行分析，闡述d s o 的主要功能以及輸入量和輸出量( d s o 的行為描述和設(shè)計(jì)) ；闡述實(shí)現(xiàn)d s o 功能的基本原理、基本框圖( d s o 的結(jié)構(gòu)描述和設(shè)計(jì)) ； 確定d s o 中子系統(tǒng)所使用的關(guān)鍵模塊、關(guān)鍵器件。 2 1i ) s o 的組成框圖 本部分主要是描述d s o 系統(tǒng)的主要功能以及輸入和輸出；這些輸入輸出物理量類型、 特征和相互之間的關(guān)系：這些輸入輸出的來源和負(fù)載及對(duì)系統(tǒng)的信號(hào)源和負(fù)載的要求。 d s o 的系統(tǒng)級(jí)框圖如圖2 一l 所示。 削2 1d s o 的系統(tǒng)疑框圈 本論文所設(shè)計(jì)的數(shù)字存儲(chǔ)示波器的觸發(fā)方式為內(nèi)觸發(fā)存儲(chǔ)顯示方式( 單次) 和連續(xù)觸發(fā) 存儲(chǔ)顯示方式及水平擴(kuò)展顯示( 擴(kuò)展l 倍，即存儲(chǔ)深度增加i 倍) ，在信號(hào)上升沿產(chǎn)生 觸發(fā)，觸發(fā)電平可以調(diào)節(jié)；要求浚數(shù)字示波器具有3 擋掃描速度：0 2 s d i v 、0 2 m s d i v 、 2 0 u s d i v 和3 擋垂直靈敏度：0 o l v d i v 、0 i v d i v 、i v d i v 。 數(shù)字存儲(chǔ)示波器的組成框圖如圖2 2 所示。 利囂產(chǎn)n 硎矗。 觸發(fā) 電路 圖2 2 組成框圖 到諜 x 通 用 不 波 器 懈王拄i 山東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 從圖中看輸入為被測(cè)信號(hào)a 和b ；輸出為x 、y 信號(hào)分別作用于通用示波器的x 、y 輸入端。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是顯示部分借用通用示波器的顯示系統(tǒng)，在具體使用的時(shí)候不對(duì) 通用示波器作調(diào)整。 2 2d s 0 技術(shù)指標(biāo)的分配 l 、信號(hào)通道誤差分配 本設(shè)計(jì)要求整個(gè)信號(hào)通道的誤差小于5 ，信號(hào)通道即d s o 的y 通道。y 通道包括 信號(hào)調(diào)理電路、a d 、r a m 、d a 及y 輸出電路，并假設(shè)通用示波器不引入測(cè)量誤差。 這里認(rèn)為在讀寫r a m 時(shí)不產(chǎn)生數(shù)碼誤差，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中的采樣速率比常用r a m 的讀 寫速率低。這樣，誤差只產(chǎn)生于信號(hào)的前向通道( 包括信號(hào)調(diào)理電路和a d ) 和后向通 道( 包括d a 及y 輸出電路) 。初步分配為：前向通道誤差小于2 5 ，后向通道誤差小 于2 ，則信號(hào)通道總誤差的設(shè)計(jì)目標(biāo)定為4 5 ( = 2 ，5 + 2 ) 。 2 、時(shí)基誤差分配 本設(shè)計(jì)要求掃描的誤差小于5 。在數(shù)字存儲(chǔ)示波器中，掃描速度的誤差主要取決 于定時(shí)信號(hào)準(zhǔn)確程度( 它影響采樣速率的準(zhǔn)確程度) 以及掃描電壓的準(zhǔn)確程度。定時(shí)信 號(hào)產(chǎn)生于晶體振蕩器，目前能達(dá)到的穩(wěn)定度為1 0 一，其誤差和本設(shè)計(jì)所要求的5 誤差 相比，可以忽略不計(jì)：本設(shè)計(jì)中d s o 控制器和a d c 0 8 0 9 控制器中采樣速率是時(shí)鐘信號(hào) 經(jīng)過c p l d 分頻得到的，其誤差在n s 量級(jí)，而本設(shè)計(jì)最高采樣速率1 m h z ，為1 1 $ 量級(jí)， 可以不考慮其誤差影響；此外，掃描電壓由d a x 和輸出電路產(chǎn)生，即使d a 為理想線 性器件，也要存在1 l s b 量化誤差。假設(shè)選用的d a x 為8 位，量化誤差為1 2 8 一o 4 ， 此外，輸出電路由于增益的非線性也要使掃描電壓產(chǎn)生誤差，通常估計(jì)掃描電壓的誤差 小于2 。 2 3 采樣方式的選擇 在現(xiàn)代數(shù)字存儲(chǔ)示波器中，通常有兩種采樣方式：實(shí)時(shí)采樣和等效時(shí)間采樣。實(shí)時(shí) 采樣就是在信號(hào)存在期間對(duì)其采樣。按照采樣定理，采樣速率必須高于信號(hào)中最高頻率 分量的2 倍；對(duì)于周期正弦信號(hào)，一個(gè)周期內(nèi)應(yīng)該有兩個(gè)采樣點(diǎn)。如果考慮實(shí)際因素的 影響，為了不失真地恢復(fù)被測(cè)信號(hào)，通常按照所采用的恢復(fù)選取相應(yīng)的采樣點(diǎn)數(shù)。這里 用采樣點(diǎn)直接恢復(fù)方式，為此一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)就需要采樣2 0 個(gè)采樣點(diǎn)數(shù)。如圖2 - 3 所 山東師范大學(xué)碩十學(xué)位論文 示( 為了簡(jiǎn)明起見，圖中一個(gè)周期僅畫了4 個(gè)采樣點(diǎn)) 。 o t 丫l1 2 34 - - 一毓 。測(cè)”號(hào)4 矗雛周期8 ” x 被測(cè)情母c 周期性的) 。年二鍾立三p 么二卜一 囤2 3 女日* # 年口_ w i 豫b b 由于采樣器件工作速率的限制，實(shí)際上在信號(hào)的頻率很高時(shí)就很難實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采樣， 尚且采樣速率愈高采樣器( 主要是a d ) 的價(jià)格愈貴。但是，對(duì)于周期性信號(hào)可以采用 等效時(shí)間采樣方法。等效時(shí)間采樣又分為順序采樣和隨機(jī)采樣兩種方法。順序采樣是對(duì) 每一個(gè)信號(hào)周期僅采樣一點(diǎn)，經(jīng)過若干個(gè)信號(hào)周期后就可以對(duì)信號(hào)的各個(gè)部分采樣一 遍。而這些樣點(diǎn)可以借助步進(jìn)延遲方法均勻的分布于信號(hào)波形的不同位置。所謂步進(jìn)延 遲是每一次采樣比上一次樣點(diǎn)的位置延遲t 時(shí)間，如圖2 - 3 ( b ) 。有時(shí)對(duì)于很高頻率的 被測(cè)信號(hào)，可以借助分頻的方法每隔1 0 、1 0 0 甚至更多的信號(hào)周期采樣一個(gè)點(diǎn)，但是樣 點(diǎn)之問的步進(jìn)延遲總是必要的。以如此方法采樣仍然可以恢復(fù)原信號(hào)波形。此外，還有 一種隨機(jī)采樣方式。通常將等效時(shí)問采樣又稱為非實(shí)時(shí)采樣。 采樣方式的比較和選擇。等效時(shí)間采樣雖然可以對(duì)很高頻率的信號(hào)進(jìn)行采樣，但是 步進(jìn)延遲的采樣技術(shù)是較難實(shí)現(xiàn)的。再者，對(duì)于單次信號(hào)測(cè)量，非實(shí)時(shí)采樣是無能為力 的；另外，在最高信號(hào)頻率為5 0 k h z ，為使該頻率下每個(gè)周期內(nèi)有2 0 個(gè)采樣點(diǎn)，就要求 最高采樣速率為1 m h z ，在目前市場(chǎng)條件下滿足1 m h z 采樣速率的a d 無論技術(shù)條件還是 價(jià)格都不是困難的。因此，在本設(shè)計(jì)中選用實(shí)時(shí)采樣方式。 2 4 控制器方案的選擇 本設(shè)計(jì)的d s o 應(yīng)該在滿足觸發(fā)條件時(shí)能啟動(dòng)示波器對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、顯 示；為了實(shí)現(xiàn)d s o 的功能，控制器應(yīng)該滿足以下要求： ( 1 ) 設(shè)計(jì)的儀器應(yīng)該在滿足觸發(fā)條件時(shí)能啟動(dòng)對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)jj - 采集、存儲(chǔ)和顯示； ( 2 ) 根據(jù)被測(cè)信號(hào)的頻率范圍確定相應(yīng)的采樣速率，例如當(dāng)信號(hào)頻率為5 0 k h z 時(shí) 采樣速率為l l v i h z ：信號(hào)頻率為5 k h z 時(shí)采樣速率為1 0 0 9 j - i z ，實(shí)際上就是根據(jù)不同掃 描速率的要求確定相應(yīng)的采樣速率； ( 3 ) 在對(duì)存儲(chǔ)的信號(hào)進(jìn)行顯示時(shí)，可以選擇一個(gè)合適的速率將存儲(chǔ)的信號(hào)數(shù)據(jù)讀 山東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 出并恢復(fù)為模擬量作為通用示波器的y 通道輸入信號(hào)( 例如，按1 0 l o o k q ，因此可以認(rèn)為r 。r ，按照要 求取r = i o o k6 0 。 輸入噪聲電壓：已知l f 3 5 3 的技術(shù)指標(biāo)為1 6 p v 見，而簡(jiǎn)易d s o 的帶寬要求為d c 5 0 k l l z ，因此等效輸入噪聲電壓為( 1 6 p v 恧) 5 0 1 0 3 h z i b p v x2 2 4 1 0 2 3 6 x1 0 2 p v = 3 6 n v 。 設(shè)計(jì)中要求最高靈敏度0 o i v d i v ，按o s o 的垂直分辨率為3 2 級(jí)d i v 考慮，此h 寸測(cè) 量電壓的分辨力為0 0 1 v 3 2 = 3 1 2 u v 。因?yàn)? 6 n v 0 1 h ，跳到l 1 l 1 ：c j n ea ，# 0 2 h ，o p o：若( a ) = 0 1 h ，轉(zhuǎn)到o p o o p o ：m o vp o ，a ；設(shè)置掃速 m o v a ，# 0 8 f h：?jiǎn)?dòng)鎖存器a m o vp 1 ，a ：c o n t r o l 1 0 = 0 0 t l m o va ，* $ o f f h ：撤掉鎖存器控制信號(hào) m o vp 1 ，a 4 、換擋鍵功能 上下鍵是換擋鍵，用來配合單次連續(xù)、單蹤雙蹤、擴(kuò)展常態(tài)和啟動(dòng)停止鍵。 當(dāng)換擋鍵按下時(shí)，執(zhí)行上擋功能；換擋鍵沒有按下時(shí)，執(zhí)行下?lián)豕δ堋?o p r 2 ：m o v 3 7 h ，# 0 1 h ：設(shè)連續(xù)標(biāo)志為0 1 h l c a l ld e l a y ；延時(shí)等待上下鍵狀態(tài) c j n e r o ，：f * 0 7 h ，o p 4 ；判斷一e 下鍵是否按下 j c l 4 o p 4 ：m o v3 7 h ，# o o h ；設(shè)單次標(biāo)志為o o h l 4 ：m o v a ，3 7 h；標(biāo)志送給a c j n ea ，= | * o o h ，o p 5；( a ) = o o h ，轉(zhuǎn)到o p 5 j n co p 6；( a ) o o h ，轉(zhuǎn)到o p 6 o p 5 ：s e t be x l ；i n t l 開中斷 s e t be a c l re x l ；i n t l 關(guān)中斷，即使有觸發(fā)信號(hào) ；也不產(chǎn)生觸發(fā)作用 4 5 山東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 c l rp 1 7 s e t be x i s e t be a c l re x l ；數(shù)據(jù)不再更新 ：連續(xù)觸發(fā)設(shè)置 ：i n t l 開中斷 觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生就采集、存儲(chǔ)、顯示 一個(gè)頁面數(shù)據(jù)，未存滿一個(gè)頁面 i n t l 關(guān)中斷，即使有觸發(fā)信號(hào) 也不產(chǎn)生觸發(fā)作用 p 1 6 = 0 ，即存滿一個(gè)頁面，跳轉(zhuǎn)到 o p 6 ，開始一個(gè)新頁而的觸發(fā)、采集 存儲(chǔ) 4 4c p l d 部分 控制器的c p l d 部分包括六部分：m c u 和c p l d 數(shù)據(jù)總線接口、時(shí)鐘產(chǎn)生電路、數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器、c p l d 內(nèi)部及前向通道控制信號(hào)產(chǎn)生模塊、鍵盤掃描電路和a d c 控制器。其中時(shí) 鐘產(chǎn)生電路、鍵艋掃描電路、a d c 控制器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及該模塊中的多路選擇器用文本 方式實(shí)現(xiàn)；m c u 和c p l d 數(shù)據(jù)總線接口和c p l d 內(nèi)部及前向通道控制信號(hào)產(chǎn)生模塊用圖形 方法實(shí)現(xiàn)。如圖4 5 所示。下面分別介紹這六部分實(shí)現(xiàn)。 山東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 4 4 1 時(shí)鐘產(chǎn)生電路 時(shí)鐘產(chǎn)生電路的功能是通過分頻輸出不同頻率的信號(hào)作為其它模塊的時(shí)鐘信號(hào)。本 設(shè)計(jì)中輸入頻率為5 0 m h z ，在控制信號(hào)的作用下分別輸出頻率為1 m h z 、i o o k h z 和l o o h z 的信號(hào)；還要一直輸出頻率為l o o h z 的信號(hào)。因此v h d l 代碼包括兩個(gè)進(jìn)程，一個(gè)進(jìn)程 用于實(shí)現(xiàn)選擇輸出，另一個(gè)進(jìn)程固定輸出。 l i b r a r yi e e e ： u s ei e e e s t dl o g i ci1 6 4 a l l ： e n t i t yf r e q d e vi s p o r t ( s e l a ：i ns t dl o g i c ： s e l b ：i ns t dl o g i c ： c l k i n ：i ns t dl o g i c ： c l k o u t ：o u ts t dl o g i c ： c l k l o o h z ：o u ts t dl o g i c ) ： e n df r e q d e v ： a r c h i t e c t u r eb e h a vo ff r e q d e vi s s i g n a ls e l ：s t dl o g i cv e c t o r ( 0t o1 ) ： s i g n a lc l k ，c l k l ：s t dl o g i c ： c o n s t a n tn ：i n t e g e r ：= 2 4 9 9 9 9 ： s i g n a lc o u n t e r ：i n t e g e rr a n g e0t on ： s i g n a lc o u n t e ri ：i n t e g e rr a n g e0t on ： b e g i n p r o c e s s ( s e l a ，s e l b ，c l k jn ) 一在控制信號(hào)作用下分別輸出頻率 b e g i n 一為i m h z 、l o o k h z 和1 0 0 h z 的信號(hào) i fr i s i n g e d g e ( c l k i n ) t h e n 一的進(jìn)程 c a s es e li s w h e n ”0 0 ”= i fc o u n t e r = 2 4t h e nc o u n t e r = o ： c i k ( = n o tc l k ：e l s e c o u n t e r = c o u n t e r 十1 ：e n di f ：c l k o u t i fc o u n t e r = 2 4 9t h e nc o u n t e r = o ： c l k = n o tc l k ：e l s e c o