ARM+FPGA架构的多功能数字示波器设计

"这篇文章主要探讨了一种基于ARM和FPGA技术的数字示波器设计，该设计实现了双通道模拟带宽为DC~100MHz的多功能手持式数字存储示波器。它结合了Philips的LPC2105、89C51RD2、Altera的EP1C6Q24046以及多种ADC进行数据采集，并通过USB与PC通信，采用图形液晶TAT320240Q1作为用户界面。" 本文详细介绍了基于ARM和FPGA的数字示波器的关键设计技术。在传统的示波器基础上，这种新型示波器具备更高的性能和更多的功能。其核心技术包括： 1. **微处理器架构**：采用Philips的LPC2105 ARM7微控制器和89C51RD2单片机，两者协同工作，分别负责数据处理和系统控制。LPC2105 ARM7芯片以其高性能和低功耗特性，处理采样和系统时钟控制；89C51RD2则用于实现测频、多用表、键盘显示及与PC的通信功能。 2. **FPGA数字平台**：Altera的EP1C6Q24046 FPGA用于构建系统数字控制平台，包括LCD显示控制、高速数据缓存和系统的其他控制功能。FPGA的灵活性使得系统能够高效地处理复杂的数据流和控制任务。 3. **数据采集**：MC12429、ADC9288和ADS1211等器件用于示波器的数据采样，确保了高精度和高速度的信号捕捉。其中，ADC9288是一款高速模数转换器，适用于高速信号的数字化处理。 4. **人机交互**：通过USB接口与PC进行通信，利用DELPHI开发软件实现仪器的PC接口，方便数据传输和分析。4x8的导电橡胶键盘和不带驱动器的LCD显示模块简化了用户的操作界面，LCD的控制器集成在FPGA中，提高了系统的智能化水平。 5. **输入处理电路**：设计能处理±100MHz幅度的输入信号，覆盖了从直流到高频的范围，满足了不同应用的需求。 6. **系统通信**：采用USB通信协议与PC进行连接，提供快速、稳定的数据传输，同时简化了外部接口的设计。 7. **集成功能**：除了基本的示波器功能外，该设计还集成了一个双通道通用计数器和一个5位半的数字多用表，增加了设备的多功能性。 实验结果验证了该设计的有效性，文章深入探讨了数据采样、FPGA配置、USB接口和LCD显示等关键技术的设计方案，为嵌入式系统在示波器设计中的应用提供了宝贵的参考。关键词涵盖了数字存储示波器、嵌入式系统、FPGA、USB、LCD以及数据采样，体现了这一技术领域的关键要素。