基于DSP的數(shù)字存儲(chǔ)示波卡的設(shè)計(jì)方案

A/D轉(zhuǎn)換器需要的額定供電電壓是+3.3V,單片A/D轉(zhuǎn)換器在正常工作的情況下的功率是689mV,故耗費(fèi)的電流在210mA左右，LM1117的額定供電電流800mA,使用兩片可較好滿足要求。FPGA供電分為內(nèi)核供電和IO端口供電。內(nèi)核供電電壓為1.2V,由LM1117供電;IO端口可以進(jìn)行包括1.5V、1.8V、2.5V、3.0V和3.3V等多種配置，其電源也同樣由LM1117來(lái)提供。示波卡的運(yùn)算放大器和場(chǎng)效應(yīng)管等器件所需的負(fù)電壓則由LM2991來(lái)提供。LM2991是輸出可調(diào)低壓差穩(wěn)壓器，輸出電壓調(diào)節(jié)范圍為-2V至-25V(輸出電流為1A)。

DSP需要工作在更穩(wěn)定的電壓下，在示波卡的設(shè)計(jì)中用到了由TI公司生產(chǎn)的雙電壓輸出芯片TPS70151.該芯片可以同時(shí)提供兩路不同的電壓，并且可以通過(guò)人為控制去改變上電順序。如圖4所示，兩路輸入VIN1和VIN2都被接到VDD5,VOUT1和VOUT2輸出3.3V和1.8V.SEQ可以用來(lái)控制上電順序，接地說(shuō)明被置為低電平，那么VOUT1先輸出3.3V,直到VOUT1輸出電壓達(dá)到2.7V左右時(shí)，VOUT2才開(kāi)始有輸出電壓。MR1和MR2被用來(lái)人為的設(shè)置輸入電壓1和輸入電壓2,可用于控制RESET的輸出電平，當(dāng)兩個(gè)引腳的任何一個(gè)輸入電平為低時(shí)，那么RESET輸出低電平。其他的控制端與DSP芯片連接，那么我們可以通過(guò)在DSP中編寫(xiě)C語(yǔ)言程序的方式達(dá)到對(duì)電源電壓的控制。

2.4 LCD顯示的設(shè)計(jì)

在本設(shè)計(jì)中，采用的LCD是FY43-4827-65K,具有480*272的高分辨率的彩色TFT顯示屏。采用16位標(biāo)準(zhǔn)8080總線接口方式、色彩支持65536色使圖像。超高的24MHz無(wú)等待總線讀寫(xiě)速度，單點(diǎn)讀寫(xiě)周期高達(dá)42ns,無(wú)需任何等待，可以和任何高速系統(tǒng)接口。獨(dú)有顯存更新窗口設(shè)定功能，用戶可任意指定讀寫(xiě)區(qū)域。

對(duì)緩沖區(qū)的較高要求，示波卡需要對(duì)系統(tǒng)內(nèi)存進(jìn)行擴(kuò)展，所以加入SDRAM作為顯示緩沖區(qū)，用于存儲(chǔ)臨時(shí)數(shù)據(jù)、中間結(jié)果。

LCD以ILI9320為控制器，ILI9230具有統(tǒng)一的時(shí)序邏輯(如圖5所示)和非常豐富的指令編碼，支持MSP430、51、DSP、FPGA等系列CPU.根據(jù)LCD控制器中不同的指令編碼和DSP中的數(shù)據(jù)端口定義，還可以自行設(shè)計(jì)對(duì)LCD的控制指令和編程方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)LCD屏上顯示位置、顯示內(nèi)容以及色彩的組合控制。

如圖6所示，DSP通過(guò)數(shù)據(jù)總線與SDRAM的數(shù)據(jù)交換，把處理后的數(shù)據(jù)送入顯示緩沖區(qū)中。同時(shí)DSP也可以通過(guò)控制總線向ILI9230發(fā)送指令，使其從SDRAM中讀取數(shù)據(jù)，并送入LCD顯示，這樣就完成了一個(gè)顯示的過(guò)程。

3.結(jié)束語(yǔ)

本文采用DSP與FPGA相互配合的方案，設(shè)計(jì)出了一種嵌入式數(shù)字存儲(chǔ)示波器。在無(wú)操作系統(tǒng)的情況下，實(shí)現(xiàn)波形處理和顯示以及鍵盤(pán)控制，提高了CPU的運(yùn)行效率。在本方案中，F(xiàn)PGA作為前端的電路邏輯控制的核心，并做前期的一些數(shù)據(jù)處理;而DSP做作為本設(shè)計(jì)中整個(gè)系統(tǒng)的核心，示波器的濾波、差值過(guò)程以及顯示和控制功能均在DSP芯片上完成，數(shù)字存儲(chǔ)示波器的實(shí)時(shí)反映速度得到提高。通過(guò)實(shí)際的測(cè)試和使用，該示波器已基本達(dá)到了初期的設(shè)計(jì)要求，各項(xiàng)性能也達(dá)到了預(yù)定指標(biāo)。