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数字存储示波器(Digital Storage Oscilloscope,DSO)作为常见的电子测量仪器,其本质是采用模数转换器(Analog to Digital Converter,ADC),完成对模拟信号采集、存储和重构的一种数字化图形显示设备。随着对模拟信号采样率和分辨率需求的提升,数据传输的带宽、样点存储的容量以及波形重构的速度成为提升DSO综合性能的重要研究方向。然而,提升系统性能往往是以提高系统功耗、增加系统体积为代价,采用高集成度的Zynq-7000异构处理平台作为DSO系统的主控核心,能有效地解决DSO系统性能与功耗、便携性之间的矛盾,具有较强的工程应用价值和一定的学术研究意义。本文主要研究内容及成果具体如下:1.根据DSO的基本原理和架构,通过分析DSO系统的数据流走向和多时钟域,将系统的硬件划分为数据采集、大容量存储和液晶显示控制三个子系统,并提出了一种以Zynq-7000异构处理器为核心,快速、灵活的DSO系统软硬件协同设计方法。2.研究和分析了ADC采集数据的工作原理和机制。结合Zynq-7000平台可扩展性强的特点,论述了并行CMOS接口ADC、串/并行低压差分(Low-Voltage Differential Signaling,LVDS)接口ADC以及多片ADC级联结构的数据采集方法,提出了基于Zynq-7000处理器的通用数据采集传输方案。3.通过分析Zynq-7000高速随机数据存储方式,结合处理器与可编程逻辑之间高带宽通信的优势,创新采用片上级联小容量先进先出(First Input First Output,FIFO)存储器的方法,将传统的环形数据存储结构改进并移植到异构处理器上,实现了大容量数据存储与传输接口。4.采用软知识产权集成(Intellectual Property Integrator,IPI)的设计方法,设计了轻量级液晶显示控制器架构。首次在Zynq-7000异构系统上成功部署结合了Free RTOS实时操作系统和u C/GUI用户图形接口的软件系统,分析并完成了数据传输类任务、控制类任务、存储类任务和波形显示类任务的划分、功能实现以及各个任务之间的通信,提出了一种与硬件耦合度较低的数字存储示波器系统软件设计方法。本文最后以60M每秒采样次数(Sample Per Second,SPS)的并行传输接口ADC为例,通过对测量电路、软件程序的改进和整机系统测试,实现了频率参数测量误差优于10-6,电压参数测量误差优于4%,样点存储深度达到32Mpts,液晶显示速度达到90帧/秒,整机功耗小于10W的DSO系统。本课题研究结果展现了对高速、大带宽混合信号实现的一种异构嵌入式信号处理显示系统,具备高性能、低功耗、强可扩展性和低物料成本的优势。