FPGA实现示波器设计与源码解析

"该资源提供了一种基于FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）的示波器开发方法，其中包括源代码和设计思路。示波器是电子工程师常用的测试设备，用于捕捉和显示信号电压随时间的变化情况。此设计将FPGA用于数据采集和传输，通过外部的Flash ADC（闪存模数转换器）获取模拟信号，并利用FIFO（First In First Out，先进先出）存储器来暂存数据。同时，还有一个异步传输模块负责将FIFO中的数据发送到显示端。" 在基于FPGA的示波器开发中，主要涉及以下几个关键知识点： 1. **FPGA**：FPGA是一种可编程逻辑器件，它允许用户根据需求配置内部的逻辑门电路，实现各种功能。在示波器设计中，FPGA用于控制数据采集、存储和传输等关键步骤。 2. **Flash ADC**：模拟数字转换器（ADC）是将模拟信号转换为数字信号的设备。在本设计中，Flash ADC用于实时将输入的模拟电压信号转化为数字数据，以便FPGA处理。 3. **FIFO**：FIFO是并行输入、串行输出的数据存储单元，常用于数据缓冲。在这里，FPGA通过FIFO接收来自ADC的数据，并在适当的时候将数据发送出去，确保数据传输的连续性和正确性。 4. **数据传输管理**：在FPGA内部，`fillfifo`变量用于控制FIFO的填充状态，当FIFO为空时启动填充，满时停止填充，以防止数据溢出。`wrreq`信号由`fillfifo`决定，表示是否允许ADC向FIFO写入数据。 5. **异步传输模块**：`async_transmitter`模块用于异步地将FIFO中的数据发送到TxD（传输数据线），`TxD_start`是数据传输的起始信号，`TxD_busy`表示当前传输是否繁忙。这个模块确保数据能够正确、有序地从FPGA传输到示波器的显示端。 6. **读写时钟分离**：注意到`clk`和`clk_flash`是两个不同的时钟信号，分别用于FPGA内部处理和与ADC交互。这种时钟分离可以处理不同速率的设备间的通信问题，避免时钟同步问题导致的数据错误。 7. **状态机**：虽然没有明确提到，但在实际的FPGA设计中，通常会用到状态机来控制整个数据采集和传输的过程，比如控制FIFO的读写状态，以及数据传输的开始和结束。 这个设计展示了如何利用FPGA实现一个基本的示波器系统，涵盖了数据采集、存储和传输的核心技术。对于学习FPGA设计和数字信号处理的工程师来说，这是一个很好的实践案例。