基于FPGA的簡易數字存儲示波器設計

3 FPGA程序設計
此部分實現的主要的功能是將A／D轉換后的數據經FPGA控制寫入RAM及將數據從RAM讀出經FPGA輸出給D／A轉換器，頂層原理圖如圖5所示。外圍主要接口端功能為：A[15．．3]為數據輸入端，CLK4M為時鐘信號端，TONGIN為觸發端口，CS、RC、WE、OE為片選、轉換、讀寫控制端，RAMI、RAMO、AA為存儲器I／O端、地址端，QQ為數據輸出端。

其中模塊CHANA實現的功能是對數據的最高位取反，因為AD976最高位“l”表示負電平，而AD669最高位“1”表示高電平；模塊INTRD在EN為“1”，信號上升沿過零點時，Q輸出為“l”，直到完成對存儲器的寫操作為止；模塊SIGND是整個程序的核心部分，主要功能是為存儲器和lAD976提供控制信號，啟動A／D轉換，對存儲器進行寫操作和讀操作；模塊SAN在對存儲器由寫操作轉變為讀操作后，將存儲器的數據輸出變為高阻態，不妨礙存儲器數據的正常讀入；模塊TONG端口A外接開關，按下時低電平，起同步作用。仿真結果如圖6，(a)為寫操作時的仿真波形；(b)為讀操作時的仿真波形。當運行在寫操作時，QQ無輸出，如圖6(a)所示，實現存儲功能，讀操作時，QQ輸出，由于模塊CHANA的存在，QQ輸出的數據要對A輸入的數據首位取反，即A輸入是0101，QQ輸出是1101，如圖6(b)所示，仿真結果正確。

4 結語
本文以PLC器件為控制核心，通過附加一定的外電路及普通示波器構成簡易數字存儲器，使普通示波器具有波形數字存儲的功能。其中以FPGA為主部件的控制部分采用VHDL語言，按模塊化方式進行設計，并將各模塊集成于芯片中，最后通過MAXPLUS II軟件對設計進行邏輯仿真，對FPGA芯片進行編程，實現系統的設計要求。隨著科學技術的不斷發展，這種以FPGA為基礎的軟件硬件化，其發展前景十分看好。