基于OMAP-L138的數(shù)字示波器硬件設計

　　4.OMAP-L138與DDR2的接口電路設計

　　OMAP- L138內部集成的DDR2/Mobile DDR控制器可外接工作頻率150MHz的DDR2 SDRAM或者工作頻率133MHz的Mobile DDR。本設計采用DDR2 SDRAM作為系統(tǒng)后級波形數(shù)據緩存器。較之SDRAM，DDR2 SDRAM不僅讀寫速度可大幅提高，存儲容量更是得到極大擴展,示波器因而能夠存儲更多波形數(shù)據并觀察到更多的波形細節(jié)，提高示波器對復雜信號和瞬態(tài)信號的捕獲概率。本設計的DDR2 SDRAM選用鎂光公司的DDR2 800內存顆粒，型號為MT47H64M16，容量為1Gbit，核心工作電壓為1.8V，核心工作頻率為400MHz，由于OMAP-L138內部的 DDR2控制器最高工作頻率為150MHz，所以此系統(tǒng)中DDR2需要降頻使用。OMAP-L138與DDR2的接口連接示意圖如圖3所示：

　　圖3 OMAP-L38與DDR2的接口連接示意圖

　　DDR2 的信號線包括時鐘、數(shù)據和命令三部分。本設計由DDR2控制器提供差分時鐘CLK+和CLK-給DDR2,，差分時鐘之間并接一個100Ω的匹配電阻，用以消除時鐘的毛刺并限制驅動電流;數(shù)據部分主要完成數(shù)據傳輸工作，包括數(shù)據線DQ[15:0]、數(shù)據同步信號DQS(本設計LDQS對應數(shù)據線低八位，UDQS對應數(shù)據線高八位)、數(shù)據信號屏蔽線DM(在突發(fā)寫傳輸時屏蔽不存儲的數(shù)據，LDM對應數(shù)據位低八位DQ[7:0]，UDM對應數(shù)據線高八位 DQ[15:8])，本設計在DQS信號和DM信號上串接一個22Ω的電阻，起抗干擾和濾波作用，提高信號質量;命令部分包括行地址選通信號RASn、列地址選通信號CASn、寫使能信號WEn、片選信號CSn、時鐘使能信號CKE以及芯片內部終端電阻使能ODT，主要完成尋址、組成各種控制命令以及內存初始化工作。本設計由于DDR2控制器內沒有終端電阻，因此將DDR2 SDRAM的ODT信號直接接地使DDR2芯片內的終端電阻無效。

　　DDR2的讀、寫時序圖分別見圖4和圖5：

　　圖4 DDR2的讀數(shù)據時序圖

　　圖5 DDR2的寫數(shù)據時序圖

　　5.以太網的接口電路設計

　　用示波器測量電信號時，信息和測量結果便捷的保存和共享變得日益重要。若數(shù)字示波器提供以太網接口，開發(fā)人員就可以方便地將測量數(shù)據和結果通過網絡共享，實現(xiàn)遠程調試;也可以將波形數(shù)據通過網絡上傳到PC機上，在PC機上實現(xiàn)波形數(shù)據的處理、分析和顯示。

　　OMAP-L138內部集成的以太網控制器(EMAC)支持IEEE802.3標準，支持10Base-T和100Base-T兩種以太網標準，有全雙工和半雙工兩種工作模式可供選擇，提供了MII和RMII兩種以太網接口。

　　選用LAN8710以太網收發(fā)器，該以太網收發(fā)器提供MII和RMII兩種以太網接口。本設計采用MII接口實現(xiàn)LAN8710與EMAC的互聯(lián)。MII接口包括一個數(shù)據接口，一個MAC和PHY之間的管理接口。數(shù)據接口包括分別用于發(fā)送器和接收器的兩條獨立信道。每條信道有4根數(shù)據線、時鐘和控制信號，其中管理接口是雙信號接口：一個是時鐘信號，另一個是數(shù)據信號。通過管理接口，上層能監(jiān)視和控制PHY。管理接口的時鐘MDC由EMAC提供，最高可達 8.3MHz;數(shù)據信號MDIO是雙向接口，與MDC同步，控制收發(fā)器并從收發(fā)器收集狀態(tài)信息?？墒占男畔ㄦ溄訝顟B(tài)、傳輸速度與選擇、斷電、低功率休眠狀態(tài)、TX/RX模式選擇、自動協(xié)商控制、環(huán)回模式控制等。

　　以太網接口連接示意圖如圖6所示：

　　圖6 以太網接口連接示意圖

　　本設計采用外接25M有源晶振為以太網收發(fā)器提供時鐘輸入，當配置為100Mbit/s的數(shù)據傳輸速率時，LAN8710提供給EMAC 25MHz的發(fā)送時鐘TXCLK和接收時鐘RXCLK;當配置為10Mbit/s的數(shù)據傳輸速率時，25MHz時鐘輸入經LAN8710內部PLL分頻 10倍后得到2.5MHz的收、發(fā)數(shù)據時鐘送給EMAC。發(fā)送數(shù)據總線TXD[3:0]和接收數(shù)據總線RXD[3:0]分別在發(fā)送時鐘TXCLK和接收時鐘RXCLK的上升沿被觸發(fā)。當選擇半雙工工作模式時，網絡沖突監(jiān)測信號COL若檢測到網絡出現(xiàn)數(shù)據發(fā)送沖突，該信號會自動置位報警。載波感應信號CRS 在網絡處于繁忙狀態(tài)時，會自動置位并告知EMAC。若在接收的幀中發(fā)現(xiàn)錯誤，接收數(shù)據錯誤標志信號RXERR會置位，并持續(xù)一個或幾個RXCLK時鐘周期。

　　6.結論

　　本設計有以下優(yōu)點：數(shù)據處理與系統(tǒng)控制同步執(zhí)行;微處理器內部存儲資源豐富，且采用二級緩存結構，系統(tǒng)響應速度快;外設資源豐富，提供了如USB接口、RS232接口和以太網接口等與PC機互聯(lián)的接口，方便示波器上采集到的波形數(shù)據在PC機上實時處理和在線調試;外部存儲器資源豐富，采用1Gbit 容量的DDR2 SDRAM作后級波形數(shù)據緩存區(qū)和顯示數(shù)據緩存區(qū)，能夠存儲更多波形數(shù)據，觀察到更多波形細節(jié)。由此可見，采用該示波器系統(tǒng)可大幅提高數(shù)字示波器的數(shù)據處理能力和波形捕獲率，整機的響應速度也將上一個臺階。