FPGA在便携式示波器显示技术中的应用

"基于FPGA的示波器图文显示设计主要探讨了如何利用FPGA技术设计一款便携式、高效能的示波器显示系统，该系统采用LCD显示、高速A/D转换和ASIC芯片，旨在解决传统示波器的体积、重量和成本问题。文章介绍了FPGA在系统设计中的关键作用，以及便携式数字存储采集器的市场前景和技术趋势。" 本文的核心知识点主要围绕FPGA在示波器图文显示设计中的应用展开，以下将详细介绍： 1. **FPGA的基本概念与优势**： - FPGA是现场可编程门阵列，是一种大规模可编程逻辑器件，能够替代微机接口芯片，实现多种功能，如存储、地址译码等。 - 利用FPGA，可以将多个微机系统功能集成到一个芯片上，简化系统设计，提高集成度，并促进设计模式从系统集成型转向单一专用芯片型。 2. **示波器的发展与挑战**： - 传统示波器虽然功能强大，但由于体积大、重量重、成本高等问题，限制了其广泛应用。 - 便携式数字存储采集器采用新技术，如LCD显示、高速A/D采集与转换、ASIC芯片，以解决传统示波器的局限性，具有高实用性及市场潜力。 3. **系统总体设计**： - 设计目标是在示波器上显示字符和图像，通过FPGA内部RAM存储转换后的二进制数据，然后通过D/A转换器将其转换为电压信号，分X、Y两路输出到示波器，形成图像。Z通道则用于控制显示亮度。 4. **硬件设计**： - **总体控制模块**：使用Xilinx的SPARTAN-3芯片作为控制器，负责数控、键盘和显示接口的控制。 - **D/A转换和显示**：八位或更高位的D/A转换器将数字量转换为模拟电压，通过高速运算放大器处理后，由X、Y通道在示波器屏幕上生成图像。 - **亮度控制**：Z通道独立控制显示的亮度，增加了显示的灵活性和视觉效果。 5. **设计方法**： - 需要对要显示的数字或图像进行二进制取模，然后将这些二进制数据送入FPGA内部的RAM中存储，以备后续显示使用。 通过这样的设计，基于FPGA的示波器图文显示系统不仅实现了小巧便携，而且在成本和性能之间找到了平衡，体现了现代电子测量仪器的发展趋势，即向着多功能、小型化、轻量化和用户友好的方向发展。