CN205749622U

CN205749622U - 基于FPGA和Andiord平台的无线数字示波器

Info

Publication number: CN205749622U
Application number: CN201620625610.5U
Authority: CN
Inventors: 盛瑞平; 张小军; 张恒; 张存生; 冀贞贤; 王超; 韩学森
Original assignee: Shandong University of Science and Technology
Current assignee: Shandong University of Science and Technology
Priority date: 2016-06-23
Filing date: 2016-06-23
Publication date: 2016-11-30
Anticipated expiration: 2026-06-23

Abstract

本实用新型涉及基于FPGA和Andiord平台的无线数字示波器，属于显示电变量或波形的装置领域。其解决了现有示波器存在的人机交互困难和无法远程控制等问题。本实用新型数据采集模块包括ADC模块和FPGA模块，数据处理模块采用FPGA模块，存储模块采用SRAM模块；人机交互模块采用Andiord平台；无线数据通信端通过USB通信模块与数据采集端相连，无线数据通信端通过无线数据通信模块与智能手持设备端相连；无线数据通信端和无线数据通信模块均为WIFI模块、蓝牙模块、RFID模块、GPRS模块、ZIGBEE模块中的一种本实用新型实现了采集模块和交互模块分离开来的移动式测量，大大提升了用户的操作感受。

Description

基于FPGA和Andiord平台的无线数字示波器

技术领域

本实用新型涉及基于FPGA和Andiord平台的无线数字示波器，属于显示电变量或波形的装置领域。

背景技术

随着电子测试技术的不断发展，测试技术正向自动化、数字化和网络化的方向发展，其中数字存储示波器作为测试技术的重要工具而被广泛使用于各个领域。传统的数字示波器大多采用ADC+FPGA+DSP+LCD的结构框架设计，具有强大的数据采集、测量、波形分析的能力。然而，随着物联网技术的兴起，人们对智能化有着更高的要求。

传统数字示波器数据采集模块和人机交互模块大多为一个整体，用户需要操作示波器时必须位于示波器旁边，对示波器按钮进行人机交互，不能满足复杂和危险环境下的测量要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有基于FPGA和Andiord平台的无线数字示波器’存在的所述缺陷，提出了一种基于FPGA和Andiord平台的无线数字示波器，数据采集端采用ADC、FPGA、DSP技术进行波形数据的采集和处理，通过无线数据通信端与智能手持设备端实现远程交互，在搭载Andiord操作系统的智能手持设备端可实现对数据采集端的控制以及波形的显示。

本实用新型是采用以下的技术方案实现的：一种基于FPGA和Andiord平台的无线数字示波器，包括数据采集端、无线数据通信端和智能手持设备端，数据采集端通过无线数据通信端与智能手持设备端相连，数据采集端包括数据采集模块、数据处理模块、存储模块和USB通信模块，数据处理模块分别连接数据采集模块、存储模块和USB通信模块，数据采集模块包括ADC模块和FPGA模块，数据处理模块采用FPGA模块，存储模块采用SRAM模块；智能手持设备端包括人机交互模块和无线数据通信模块，人机交互模块采用Andiord平台；无线数据通信端通过USB通信模块与数据采集端相连，无线数据通信端通过无线数据通信模块与智能手持设备端相连；无线数据通信端和无线数据通信模块均为WIFI模块、蓝牙模块、RFID模块、GPRS模块、ZIGBEE模块中的一种。所述的数据采集端用来完成波形数据的采集以及响应智能手持设备端的人机交互命令；所述的无线数据通信端用来完成数据采集端和智能手持设备端可靠的数据通信；所述的智能手持设备端采用搭载Android系统的手机，用来完成人机交互，以及与数据采集端的数据交互、数据处理和波形界面显示。

进一步地，数据采集端还包括信号调理模块，数据采集模块与信号调理模块相连。

进一步地，智能手持设备端还包括数据处理及图像显示模块，数据处理及图像显示模块分别连接人机交互模块和无线数据通信模块。

进一步地，FPGA模块包括峰值检测电路、随机展宽电路、触发电路、时基电路和地址译码电路和FIFO模块。

进一步地，Andiord平台包括Andiord手机和Andiord平板。

进一步地，无线数据通信端和无线数据通信模块采用相对应的无线模块相连。

所述基于基于FPGA和Andiord平台的无线数字示波器，所述的数据采集端具有双信号通道。信号调理模块用来对被测信号进行调理操作，转换成采集设备能够识别的标准信号；数据采集模块包括ADC模块和FPGA模块，用来将标准信号进行ADC量化，转为数字信号；数据处理模块对采集的数字信号进行处理，处理后的数据将保存在存储模块；USB通信模块作为数据采集端的通信接口，与无线数据通信端相连，传输信息。所述基于基于FPGA和Andiord平台的无线数字示波器。人机交互模块可实现按键和触摸屏操控远程示波器，图像显示模块用来进行数据波形的刷新及菜单的显示。所述基于基于FPGA和Andiord平台的无线数字示波器。通道设置可选择示波器耦合方式、探头；采样功能设置包括获取方式(采样、峰值检测、平均)和快速采集设置；测量功能设置可以测量幅值域参数和时域参数；触发功能设置可以设置触发方式、同步方式、触发源、触发极性。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型所述的基于FPGA和Andiord平台的无线数字示波器，将传统数字示波器的分为数据采集端和智能手持设备端，并创造性的加入无线数据通信端；

(2)数据采集端采用ADC+FPGA+DSP技术进行波形数据的采集和处理，通过无线数据通信端与智能手持设备端实现远程交互，在搭载Andiord操作系统的智能手持设备端可实现对数据采集端的控制以及波形的显示；

(3)其智能化、网络化、自动化的特点更适用于复杂和危险环境下的测量要求，提升了用户的操作感受。

附图说明

图1是本实用新型的结构原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，基于FPGA和Andiord平台的无线数字示波器包括数据采集端、无线数据通信端和智能手持设备端。所述的数据采集端用来完成波形数据的采集以及响应智能手持设备端的人机交互命令；所述的无线数据通信端实现USB通信和WiFi通信的转换，用来完成数据采集端和智能手持设备端可靠的数据通信；所述的智能手持设备端采用搭载Android系统的手机，用来完成人机交互，以及与数据采集端的数据交互、数据处理和波形界面显示。

所述的数据采集端包括信号调理模块、数据采集模块、数据处理模块、存储模块、USB通信模块，数据采集模块包括ADC模块和FPGA模块，数字处理模块采用DSP数字信号处理器，存储模块采用SRAM。

ADC模块采用AD9288芯片，其带有两个八位模拟/数字变换通道，双通道可完全独立工作；支持100MSPS采样率，是一款低价格、低功耗、体积小易于使用的优化产品。

FPGA模块选用ALTERA公司的EP1K50QC208-2，其内部有5KB的RAM存储容量以供缓存处理的数据。

DSP芯片采用TI公司的TMS320VC5416芯片，它是16位定点DSP，具有高度的操作灵活性和很高的运行速度。其结构采用改善的哈佛结构，具有专用硬件逻辑的CPU，片内128KB的存储器，片内外设，以及高效率指令集。

所述的智能手持设备端包括人机交互模块、数据处理及图像显示模块和WiFi通信模块。

基于FPGA和Andiord平台的无线数字示波器操作过程为：数据采集端信号探头连接到待测试电路，使用者在智能手持设备端通过良好的人机交互界面配置采集通道、采集方式、测量方式、触发方式等详细设置，配置命令通过WiFi通信模块发送到无线数据通信端，进而将命令通过USB方式传输至数据采集端。数据采集端根据命令进行配置、采集，对采集的数据处理后再发送至智能手持设备端，数据处理及图像显示模块完成波形、性能参数的显示。

FPGA模块包括峰值检测电路、随机展宽电路、触发电路、时基电路和地址译码电路和FIFO模块。峰值检测电路用来实现波形的毛刺捕捉、包络显示、限制混叠等功能；随机展宽倍数设置大于50可以重现波形，将展宽倍数设置为300，足够保证波形的完整性，不致于出现波形缺点的现象；触发电路用来控制触发模式；时基电路为ADC转换器提供采样时钟，为缓存器FIFO提供了读写时钟；地址译码电路完成对程序存储空间、数据存储空间和I/O存储空间的地址分配；FIFO是一个典型先进先出的存储器，可同时对存储空间进行读写，用来缓存每次采集的数据，实现再现被测信号的功能，为节约成本，直接采用FPGA实现，可以在高速时钟下工作。

本实用新型在实现示波器基本功能基础上，创造性采用无线数据通信，配合Android设备，将示波器的图像处理和人机交互模块转移到智能手持设备上来，实现了采集模块和交互模块分离开来的移动式测量，大大提升了用户的操作感受。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

Claims

1.一种基于FPGA和Andiord平台的无线数字示波器，包括数据采集端、无线数据通信端和智能手持设备端，数据采集端通过无线数据通信端与智能手持设备端相连，其特征在于：数据采集端包括数据采集模块、数据处理模块、存储模块和USB通信模块，数据处理模块分别连接数据采集模块、存储模块和USB通信模块，数据采集模块包括ADC模块和FPGA模块，数据处理模块采用FPGA模块，存储模块采用SRAM模块；智能手持设备端包括人机交互模块和无线数据通信模块，人机交互模块采用Andiord平台；无线数据通信端通过USB通信模块与数据采集端相连，无线数据通信端通过无线数据通信模块与智能手持设备端相连；无线数据通信端和无线数据通信模块均为WIFI模块、蓝牙模块、RFID模块、GPRS模块、ZIGBEE模块中的一种。

2.根据权利要求1所述的基于FPGA和Andiord平台的无线数字示波器，其特征在于：数据采集端还包括信号调理模块，数据采集模块与信号调理模块相连。

3.根据权利要求1所述的基于FPGA和Andiord平台的无线数字示波器，其特征在于：智能手持设备端还包括数据处理及图像显示模块，数据处理及图像显示模块分别连接人机交互模块和无线数据通信模块。

4.根据权利要求1所述的基于FPGA和Andiord平台的无线数字示波器，其特征在于：FPGA模块包括峰值检测电路、随机展宽电路、触发电路、时基电路和地址译码电路和FIFO模块。

5.根据权利要求1所述的基于FPGA和Andiord平台的无线数字示波器，其特征在于：Andiord平台包括Andiord手机和Andiord平板。

6.根据权利要求1所述的基于FPGA和Andiord平台的无线数字示波器，其特征在于：无线数据通信端和无线数据通信模块采用相对应的无线模块相连。