基于USB2_0的虚拟示波器设计

样的电压幅度!降低系统中影响信号质量的噪声干扰"这里重点介绍模数转换和单片机部分"

模数转换采用美国国家半导体公司的

O>里就可以读取这些数据%

<LG<#D$"F芯片使用频率为*!2AB的外部时

钟!这个单片机可以靠内部控制位的设置使其工作在

9;<"*=$##!它是一种单片集成电路<2>?的"*位

模数转换器!该转换器采用一种具有数字错误更正的差分管道和一种内置的采样和保持电路!这一独特的采样和保持阶段可达到!@$2AB的全功率带宽!实现卓越的动态性能"转换速率为##2?C?!实际使用可达到D$2?C?!按奈奎斯特定理计算模拟带宽最高只能达到采样速率的一半!所以该示波器的带宽小于

"*Q*!Q!D2AB的时钟频率!这对于高速信号的处理是不能够适应的!因此系统采用可编程逻辑器件<C=;对整个采集&通信系统进行控制!包括*选"数据选

择电路&工作触发电路&O8O>工作状态控制电路"

为了能够将采集的数据平稳的发送到计算机!将

!$2AB"转换器在单EF(F%电源上运行!在##2?C?的

情况下包括参考电流仅消耗F@G5H!完全可以由

+C*端点设成@"*字节四重O8O>!当采样准备就绪时!<C=;控制将数据写入O8O>!只要有一个O8O>为非满!就可以继续写入数据"当O8O>写满时!OR*自

动将其转换到外部接口端!排队等候读取’并将I?J接口队列中下一个为空的O8O>转移到I?J接口上!供其继续写数据"外部接口端与此类似!只要有一个

I?J接口提供电源"

为了减小硬件结构的体积!降低系统的功耗!采用<K:/,33公司的带有I?J控制器的高速D$@"单片机<LG<#D$"F"该芯片具有I?J*($接口!同时兼容

O8O>为非空!就可以继续读取数据"当前操作的O8O>读空时!OR*自动将其转换到I?J接口端!排队等候

写入’并将C<接口队列中下一个为满的O8O>转移到

I?J"("!提供!D$2M:3和"*2M:3两种传输速度"<LG<#D$"F集成了一个!NJ的大容量O8O>!这是一个#透明$的高速数据通道!通过O8O>可与外部实现透明数据传输!即用户程序发送什么数据!直接从O8P

C<接口上!供其继续读取数据"这样就实现了采样数据通过?8+高速传入计算机"数据传输示意图如图*

所示"

图

*采样数据传输示意图

!

软件设计

虚拟示波器的软件主要包括(单片机软件和C<

机软件两部分%

*("单片机软件

单片机端软件)即固件O0/5S1/,*采用高级语言

<@"进行具体的程序设计!主要完成接受命令&数据采

集控制这两个功能%单片机系统要按照计算机的要求完成相应的功能!这需要单片机不断的接受计算机的命令!并把执行的信息反馈给计算机!这是单片机端软件要完成的主要任务%数据采集控制根据计算机端软件的增益&时基&触发等参数设置控制数据采集模块%在数据采集与数据传输过程中!单片机和单片机软件不直接参与!而是通过参数的设置来改变采样频率&传输方式等内容!而采样和传输靠硬件自动完成!这样能够保证不因软件和<CI的瓶颈影响系统的频率%特别是数据传输!<LG<#D$"F自身带有?8+)串行

图F

固件程序流程图

"!""