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数字荧光示波器(DPO,Digital Phosphor Oscilloscope)是最新一代的示波器,它集成了数字存储示波器和模拟示波器的优点,既有数字存储示波器的波形存储,瞬态捕获,负延时触发和高级触发等功能,又有模拟示波器的实时捕获,高波形更新率和亮度渐次变化的显示效果等特性。
高速数据采集存储系统是整个数字荧光示波器的关键组成部分,实现了波形信号的模拟数字转换,数据缓冲,采集控制和实时存储等功能。采集系统的采样速率和存储系统的数据带宽直接决定了示波器的最高波形更新率。并且,示波器的波形存储、单次捕获和负延时触发等高级功能都要依赖于采集存储系统才能实现。
本课题作为研究500MH带宽数字荧光示波器项目的一部分,分析了数字荧光示波器对采集存储系统的要求,给出了示波器采集与存储系统的设计方案和实现结果。该采集存储系统成功应用在数字荧光示波器中。
论文首先介绍了数字荧光示波器的技术特点和工作原理。并根据项目要求分析示波器要实现的功能,对比了采集存储技术的原理,给出了系统的总体设计方案。
其次,分析了示波器高速数据采集系统的功能需求,分别确定了采样时钟的产生方案和模数转换器的输出接口,实现了FPGA接收高速采样数据。并且,根据示波器不同的采样模式给出了项层控制模块、实时采样缓冲控制和扫描显示方式的实现方案。
然后,分析了示波器高速数据存储系统的功能需求,并根据DDR2-SDRAM存储器及其控制器的特点给出了存储系统数据缓冲控制和读写地址及命令产生的设计方案。
最后,给出了示波器高速数据采集和存储系统的实现及验证结果。并对本文工作做了总结,给出了本设计几个可以改进的方面。