该代码仓用于记录2024研电赛作品,作品基于优利德公司提供的开发套件。包含除开程序的成品示波器。因此本次比赛的主要工作是基于已有的硬件系统编写软件程序,如下:
当前文档主要介绍硬件系统的基础,包括:
套件包含四个模拟通道,经过两片8位ADC进行采样,再进入FPGA处理。FPGA处理后通过16位总线发给ARM进行显示。
模拟通道用于对外部输入信号进行预处理,使输入信号处于8位ADC的采样范围内。
- BNC连接器:示波器接口。
- 交直耦合:交流耦合状态滤除直流分量。
- 偏置:前级偏置、末级偏置共同影响系统叠加在信号上的直流分量。前级偏置对信号影响较大,末级偏置影响较小。
- 衰减和放大:两者共同影响信号幅度的缩放。
- 20M带宽限制:通过硬件限制高频噪声。
- BNC连接器:示波器接口。
偏置通过调整DAC输出控制,其他通过CD4094寄存器进行控制。
图上为3片DAC的接线图,3片DAC共同完成对4个通道的偏置调整。单个通道的偏置由前级偏置和后级偏置组成,前级偏置包含粗调、细调和REF。
图上V_C为粗调,V_X为细调。
图上为5片CD4094完成对通道的其他参数控制。芯片输入包含片选、时钟和数据。
所有控制均为高电平有效
- EXT_HF:外触发的高频抑制。
- EXT_2bits:触发信源选择。“01”表示触发信源选择EXT,“10”表示触发信源选择为市电(AC_Line)。
- EXT_Noise:外触发的噪声抑制。
- EXT_LF:外触发的低频抑制。
- EXT_ACDC:外触发的交直流耦合,H表示DC耦合,L表示AC耦合。
- EXT/5:外触发的低频抑制。
- CH_2bits:通道VGA档位控制。
- CH_BW_20MHz:通道20MHz带宽限制控制。
- CH_H:通道前级放大倍数控制, H表示选择10倍放大, L表示选择2倍放大。
- CH/10:通道10倍衰减控制,H时10倍衰减,L时为直通。
- CH/100:通道100倍衰减控制,H时100倍衰减,L时为直通。
- CH_ACDC:通道的直流耦合打开,H表示DC耦合,L表示AC耦合。
通道幅格档位控制如下表。
档位 | CH/10 | CH/100 | CH_H | CH_2bits_H | CH_2bits_L | DEC |
---|---|---|---|---|---|---|
1mV/div | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 4 |
2mV/div | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 5 |
5mV/div | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
10mV/div | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
20mV/div | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 2 |
50mV/div | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 3 |
100mV/div | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 17 |
200mV/div | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 18 |
500mV/div | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 19 |
1V/div | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 9 |
2V/div | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 10 |
5V/div | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 11 |
10V/div | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 25 |
20V/div | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 26 |