VGA顯示的多通道數(shù)字示波器課設(shè)

PAGEPAGEI2013~2014學(xué)年第一學(xué)期《專業(yè)綜合設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：VGA顯示的多通道數(shù)字示波器班級：10電子信息（2）班姓名：許懷生張小東劉玉陳奇江陸子指導(dǎo)教師：崔雪英電氣工程系2013年11月《專業(yè)綜合設(shè)計(jì)》任務(wù)書課題名稱VGA顯示的多通道數(shù)字示波器指導(dǎo)教師崔雪英執(zhí)行時(shí)間2013~2014學(xué)年第一學(xué)期第11周學(xué)生姓名學(xué)號承擔(dān)任務(wù)評分劉玉1009121046理論分析與計(jì)算張小東1009121090硬件電路設(shè)計(jì)（AD采樣;轉(zhuǎn)換部分）許懷生100912108硬件電路設(shè)計(jì)（其他部分）陳奇1009121010軟件設(shè)計(jì)(軟件流程圖部分)江陸子論文撰寫,排版設(shè)計(jì)目的用FPGA平臺實(shí)現(xiàn)VGA顯示的多通道數(shù)字示波器設(shè)計(jì)要求（1）示波器實(shí)時(shí)采樣頻率為10MHz，A/D轉(zhuǎn)換精度為10bits。（2）模擬信號輸入電壓為-2.5V+2.5V，頻率為0-1MHz。（3）兩路數(shù)字信號輸入。數(shù)字信號低電平為0V，高電平為3.3V，頻率為0-1MHz。摘要本設(shè)計(jì)是基于sopc技術(shù)的VGA顯示數(shù)字存儲示波器。采用在FPGA內(nèi)嵌入32位軟核處理器MicroBlaze的SOPC技術(shù)為核心來構(gòu)建系統(tǒng)，充分利用FPGA中的可編程邏緝器件資源構(gòu)成各部分?jǐn)?shù)字電路，處理器與eda技術(shù)相互補(bǔ)充，形成了整個(gè)基于VGA顯示的數(shù)字示波器的核心，完成高速數(shù)據(jù)采樣控制、數(shù)據(jù)處理及波形顯示等系統(tǒng)功能。設(shè)計(jì)分為模擬信號預(yù)處理電路、AD采樣電路、觸發(fā)電路、RAM存儲、Flash存儲、可調(diào)數(shù)字信號產(chǎn)生、MicroBlaze控制模塊、VGA顯示輸出與人機(jī)交互接口控制。設(shè)計(jì)中采用實(shí)時(shí)采樣，AD采樣后的數(shù)據(jù)經(jīng)過觸發(fā)電路，滿足觸發(fā)條件后送到RAM中，然后顯示在顯示器上，并能夠相應(yīng)按鍵存儲命令，實(shí)現(xiàn)波形數(shù)據(jù)的非易失性存儲。設(shè)計(jì)中發(fā)揮可編程邏輯器件和處理器各自優(yōu)勢，符合現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念，滿足設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：多通道，F(xiàn)PGA，數(shù)字示波器，10位AD，VGA顯示目錄TOC\o"1-3"\u《專業(yè)綜合設(shè)計(jì)》任務(wù)書 I摘要 II目錄 III第1章方案論證與設(shè)計(jì) 11.1設(shè)計(jì)思路 11.2方案論證與比較選擇 11.3系統(tǒng)總體方案分析 2第2章理論分析與計(jì)算 32.1實(shí)時(shí)采樣與等效采樣的選擇 32.2采樣速率分析 32.3垂直靈敏度分析 32.4掃描速率分析 42.5顯示分辯率分析 4第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 53.1信號調(diào)理電路 53.2模擬通道與AD采樣電路設(shè)計(jì) 53.3A/D轉(zhuǎn)換電路 63.4觸發(fā)電路設(shè)計(jì) 73.5FPGA部分硬件設(shè)計(jì) 73.5.1VGA顯示部分 83.5.2數(shù)字信號的產(chǎn)生模塊 83.5.3FLASH存儲部分 83.5.4鍵盤模塊 8第4章軟件部分設(shè)計(jì) 104.1軟件流程圖 104.2軟件組成 11第5章系統(tǒng)測試與結(jié)果分析 125.1測試儀器 125.2測試方法 125.3測試數(shù)據(jù) 125.4實(shí)際效果 135.5結(jié)果分析 13總結(jié) 14參考文獻(xiàn) 15附錄 16答辯記錄及評分表 22第1章方案論證與設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)思路本系統(tǒng)以Xilinx公司的FPGA芯片XC3S500E為控制核心，F(xiàn)GPA內(nèi)建雙緩沖機(jī)制的VGA顯示模塊，實(shí)現(xiàn)中文信息顯示和繪制波形的顏色控制。使用Verilog描述硬件控制A/D轉(zhuǎn)換器，存儲采樣數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，簡化了硬件電路，提高穩(wěn)定性。輸入模擬信號系統(tǒng)通過4級級聯(lián)放大器，達(dá)到了所要求的帶寬和精度。使用硬件比較器達(dá)到單次觸發(fā)，和存儲顯示功能和正負(fù)延時(shí)功能。選用存儲容量為8K的EEPROM芯片24C64作為手動存儲的存儲介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)掉電不丟失。另外通過軟件實(shí)現(xiàn)了自動選擇掃描速率和垂直量程的功能。輸入信號輸入信號AD采樣XilinxFPGAEXCD-1開發(fā)板觸發(fā)電路數(shù)字通道波形存儲VGA顯示器PS2鍵盤信號調(diào)理電路圖1系統(tǒng)框圖1.2方案論證與比較選擇數(shù)字存儲示波器系統(tǒng)由信號調(diào)理電路、觸發(fā)電路、A/D采樣、數(shù)字通道、數(shù)字信號產(chǎn)生電路、控制處理系統(tǒng)、鍵盤控制模塊、VGA顯示模塊等組成。方案一：由Verilog硬件描述語言完成全部邏輯控制功能，組成可編程片上系統(tǒng)。此方案優(yōu)點(diǎn)是處理速度快，不占用多余的片上資源。但是系統(tǒng)功能復(fù)雜，且控制、運(yùn)算量大，開發(fā)起來比較困難。方案二：采用EXCD-1開發(fā)板為控制核心，由Verilog硬件描述語言實(shí)現(xiàn)采樣頻率控制模塊、數(shù)據(jù)存儲控制模塊和VGA顯示，鍵盤人機(jī)交互模塊。嵌入MicroBlaze軟核作為主控制模塊，用來處理實(shí)時(shí)性要求低和復(fù)雜的運(yùn)算，并完成彩色通道顯示，中文界面顯示等。整個(gè)控制系統(tǒng)都集中在單個(gè)芯片上，大大簡化了外圍硬件電路設(shè)計(jì)，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。FPGA的高速性能比其他控制芯片更適合于高速數(shù)據(jù)采集和處理，而且使用FPGA內(nèi)部存儲模塊完成輸入信號的量化存儲，在存儲速度上有著外接RAM無法比擬的優(yōu)勢。方案選擇：綜上所述比較可知，方案二既可滿足題設(shè)基本要求又能充分發(fā)揮擴(kuò)展部分，電路簡單，易于控制，所以選擇方案二。1.3系統(tǒng)總體方案分析系統(tǒng)總體上利用Xilinx系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境ISE，內(nèi)建AD采樣控制，鍵盤控制，VGA控制等多個(gè)模塊，并利用XPS將MicroBlaze微處理器嵌入到FPGA中，實(shí)現(xiàn)了可編程片上系統(tǒng)。MicroBlaze通過LBM總線訪問片上存儲模塊BlockRAM；通過OPB總線上掛接外設(shè)接口連接并進(jìn)行驅(qū)動。VGA顯示部分采用雙緩沖機(jī)制工作，在FPGA內(nèi)建GRAM，按照一定時(shí)序?qū)AM內(nèi)緩存數(shù)據(jù)映射到VGA顯示器上。通過這種機(jī)制，我們可以靈活地另外大跨度增益自動調(diào)節(jié)是程控增益放大電路設(shè)計(jì)的一個(gè)難點(diǎn)，本系統(tǒng)通過4級級聯(lián)放大器，并合理地由軟件控制繼電器實(shí)現(xiàn)增益的步進(jìn)，達(dá)到了要求的帶寬。第2章理論分析與計(jì)算2.1實(shí)時(shí)采樣與等效采樣的選擇通常采樣是按固定順序進(jìn)行，并且采樣順序與示波器屏幕上顯示的順序相同，這就是實(shí)時(shí)采樣，實(shí)時(shí)采樣技術(shù)的好處就是可以捕獲單個(gè)信號。題目給出AD的采樣速率為10M，當(dāng)檔位在1us/div,顯示器上選擇分辨率為40點(diǎn)/div,此時(shí)顯示器上每四個(gè)相鄰掃描點(diǎn)為相同的幅值，但被檢測信號的頻率范圍是在0—1MHz,即在最高頻率1MHZ時(shí)，實(shí)時(shí)采樣可以在每周期采10個(gè)點(diǎn)以保證取到一個(gè)完整的信號波形。等效時(shí)間采樣又稱重復(fù)采樣，在滿足以下兩個(gè)條件時(shí)：1.波形必需重復(fù)；2必需穩(wěn)定觸發(fā)，示波器可以從多個(gè)波形周期獲得波形不同點(diǎn)的采樣，然后在屏幕上完整恢復(fù)波形，它包含順序采樣和隨機(jī)重復(fù)采樣兩種技術(shù)，其好處是可用很慢的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。，且題目要求能檢測單次按鍵的波形，等效采樣不能完成非周期波形的采樣，故選用實(shí)時(shí)采樣方式。2.2采樣速率分析顯示波形的水平軸的調(diào)節(jié)通過采樣點(diǎn)的時(shí)間間隔的變化來調(diào)整，題目要求有1us/div,1ms/div,1s/div三個(gè)檔位，并且水平顯示分辨率為20點(diǎn)/div，因此對應(yīng)的采樣速率是25ns/點(diǎn)、25us/點(diǎn)、25ms/點(diǎn)，當(dāng)顯示波形的水平分辨率為1us/div時(shí)，能分辨的信號最高頻率為1MHZ，由奈圭斯特定理要求采樣速率至少為2MHZ才能使信號不失真；分辨率為1ms/div時(shí)，可以分辨的信號最高頻率為1KHZ，采樣速率至少應(yīng)為2KHZ，同理分辨率為1s/div時(shí)，采樣速率至少為2HZ。本設(shè)計(jì)中保持AD的采樣速率為10M，完全可以滿足實(shí)際需求。2.3垂直靈敏度分析設(shè)計(jì)要求垂直靈敏度分為10mv/div,100mv/div,1v/div三檔，我們的垂直刻度為8div。A/D轉(zhuǎn)換器的輸入信號電壓幅度為0～2V，當(dāng)示波器滿刻度顯示時(shí)，被測信號的幅度將分別為：VI1＝1V/div×8div=8V，VI2=0.1V/div×8div=0.8，VI3=10mv/div×8div=80mV。A/D轉(zhuǎn)換器的滿刻度輸入值為VMAX=4V，程控放大器電路的增益AN＝VMAX/VIN，其中N＝1、2、3，對應(yīng)于3擋不同垂直靈敏度的增益分別為：A1＝2/8＝0.25；A2＝2/0.8＝2.5；A3＝2/0.08＝25。我們進(jìn)一步提高了參數(shù)，增加了250倍檔，1mv刻度。2.4掃描速率分析A/D的轉(zhuǎn)換速率取決于被測信號的頻率范圍，或DSO對掃描速度的要求，設(shè)計(jì)要求掃描速度含1ms/div、1μs/div、1s/div三擋，我們通過FPGA內(nèi)建分頻電路實(shí)現(xiàn)了最高采樣率16MSa/s，每10倍頻步進(jìn)，共六檔，增加了該示波器的實(shí)用性。水平顯示分辨率為64點(diǎn)/div，以保證顯示波形清晰穩(wěn)定。2.5顯示分辯率分析顯示波形的垂直分辨率：顯示RAM中的數(shù)據(jù)為12位，其中模擬信號經(jīng)AD后的值為10位，兩路數(shù)字信號的值各占1位，，要求中有垂直分辨率為10mv/div，100mv/div，1v/div，垂直刻度為8div。A/D轉(zhuǎn)換器的輸入信號電壓幅度為0~5v，當(dāng)示波器滿刻度顯示時(shí)，被測信號的幅度將分別為：VI1＝1V/div×8div=8V，VI2=0.1V/div×8div=0.8v，VI3=0.01v/div×8div=0.08V。A/D轉(zhuǎn)換器的滿刻度輸入值為VMAX=5V<8v，根據(jù)題目要求通過外部輸入來信號來改變分辨率以適應(yīng)不同精度。將AD采樣的值和數(shù)字信號的值據(jù)當(dāng)前檔位進(jìn)行計(jì)數(shù)存儲，即1us/div時(shí)每10個(gè)點(diǎn)保存一個(gè)，1ms/div時(shí)每10000個(gè)點(diǎn)保存一個(gè)，1s/div時(shí)每采樣10000000個(gè)點(diǎn)保存一個(gè)。第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)在Xilinx的EXC1控制板的基礎(chǔ)上，為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，所設(shè)計(jì)的外圍硬件電路主要包括：電源電路、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、觸發(fā)電路、及鍵盤接口電路。下面只敘述其主要功能實(shí)現(xiàn)部分。3.1信號調(diào)理電路由于模擬信號輸入為±2.5V，而所用A/D有效輸入為2Vp-p，因此需要輸入信號進(jìn)行比例縮小，因此需要設(shè)計(jì)一個(gè)比例運(yùn)算電路。本設(shè)計(jì)采用了高速放大器AD826來實(shí)現(xiàn)這一功能。AD826可以作為出色的ADC/DAC緩沖器或有源濾波器用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，0.01%建立時(shí)間為70ns，最大輸入失調(diào)電壓低至2mV。利用AD826來搭建一個(gè)反向比例運(yùn)算電較路，其運(yùn)算公式為：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，取Rｆ=1K?，R1＝2.5Rｆ=2.5K?，Rp＝R1∥Rf＝0-71K?。為了保證信號顯示與輸入信號同相，再采用AD826搭建反相器，將輸出信號接入到后面的AD876中進(jìn)行采樣轉(zhuǎn)換。信號調(diào)理原理圖3.2模擬通道與AD采樣電路設(shè)計(jì)此部分由于貼片元件多，抗干擾等要求苛刻，因而自己繪制了PCB。模擬部分由AD采樣部分，程控放大部分，電源部分等構(gòu)成。AD采樣電路圖程控放大器的作用是對輸入信號進(jìn)行衰減或放大調(diào)整，使輸出信號電壓在AD轉(zhuǎn)換器輸入電壓要求范圍內(nèi)。信號從探頭輸入，進(jìn)入程控放大（衰減）電路進(jìn)行放大（衰減），再對被放大（衰減）的信號進(jìn)行電平抬高后送入高速AD轉(zhuǎn)換器對信號進(jìn)行采樣，采樣所得的數(shù)據(jù)存入FPGA內(nèi)建的存儲器中。時(shí)鐘引出插針。由FPGA為高速AD轉(zhuǎn)換器提供從32Hz-16MHz的6種不同的頻率信號作為不同水平掃速時(shí)的采樣時(shí)鐘頻率。從程控放大器輸出的信號送入AD轉(zhuǎn)換器。在本電路中選用的是精密運(yùn)算放大器OPA4727和高速AD8012，合理的搭配兩種運(yùn)放來設(shè)計(jì)電路，互補(bǔ)優(yōu)劣，使系統(tǒng)既達(dá)到了高精度和高帶寬，又大大節(jié)約了設(shè)計(jì)成本。我們選用10bit，65MSa/s,的ADC10065.達(dá)到了采樣率和精度的要求。3.3A/D轉(zhuǎn)換電路AD876是一款CMOS、160mW、10位、20MSPS模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，內(nèi)置一個(gè)片內(nèi)輸入采樣保持放大器。它采用多級流水線架構(gòu)，內(nèi)置輸出糾錯邏輯，可提供精確的性能，并保證在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)無失碼。參考輸入的驅(qū)動和檢測連接將外部壓降降至最低?？梢詫D876置于待機(jī)工作模式，此時(shí)功耗降至50mW以下。模擬輸入端接受2Vp-p值范圍內(nèi)胡信號，數(shù)字I/O接口支持+5V或+3.3V邏輯?？梢詫?shù)字輸出引腳置于高阻態(tài)；輸出格式為標(biāo)準(zhǔn)二進(jìn)制編碼。A/D轉(zhuǎn)換模塊原理圖3.4觸發(fā)電路設(shè)計(jì)數(shù)字存儲示波器中觸發(fā)電路的作用是：在滿足觸發(fā)條件時(shí)開始對采集的數(shù)據(jù)按規(guī)定的起點(diǎn)地址進(jìn)行存儲和顯示。觸發(fā)電路如圖所示。電阻R2、R3用于調(diào)節(jié)或選擇觸發(fā)電平，分別為和20KW，后者為可調(diào)電位器，可以在0～5V范圍內(nèi)任意選擇觸發(fā)電平。觸發(fā)電路原理圖3.5FPGA部分硬件設(shè)計(jì)頂層模塊包括例化的8個(gè)子模塊。1.AD采樣時(shí)鐘產(chǎn)生模塊Modulead_clk_gen。2.AD與fifo控制模塊Modulefifo_control（核心控制模塊，作用為AD與fifo讀寫控制和Uart發(fā)送控制）。3.VGA顯示模塊vga_drv與GRAM模塊。4.鍵盤輸入模塊。5.鎖相環(huán)倍頻模塊。6.緩存采樣數(shù)據(jù)的雙口RAM模塊。下面對有關(guān)部分進(jìn)行說明：3.5.1VGA顯示部分該模塊使用雙緩沖機(jī)制，軟核MicroBlaze通過讀寫顯存來控制VGA顯示。考慮VGA顯示部分要求至少有三種顏色，我們使用2bit數(shù)據(jù)表示一個(gè)點(diǎn)，可以完成4色顯示，可以對不同通道使用不同顏色加以區(qū)分。網(wǎng)格與水平標(biāo)度軸由硬件實(shí)現(xiàn)，CPU通過接口方便地進(jìn)行訪問，充分利用了SOPC的優(yōu)勢。GRAM位寬32bit，大大提高了FPGA刷屏的速度。vga_drv與GRAM對內(nèi)嵌的MCU設(shè)計(jì)成為BlackBox，MCU只需向相應(yīng)地址發(fā)送合適數(shù)據(jù)即可顯示想要的波形。經(jīng)實(shí)踐證明該方案可穩(wěn)定地顯示多種顏色和中文信息。3.5.2數(shù)字信號的產(chǎn)生模塊在FPGA內(nèi)建比較器，使用一個(gè)表示信號平均值的數(shù)據(jù)與AD采樣得來的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較得到同頻同相的A路信號，再經(jīng)由A信號觸發(fā)計(jì)數(shù)器，經(jīng)過合理設(shè)置計(jì)數(shù)脈沖，得到有45°延時(shí)，占空比25%的B路信號。表示信號平均值的數(shù)據(jù)由MicroBlaze測量信號提供。3.5.3FLASH存儲部分由于要求掉電不丟失，因此我們使用開發(fā)板上的一塊AMD的型號為AM29LV160DB的FLASH存儲器，當(dāng)按下存儲健后，F(xiàn)LASH把RAM中的數(shù)據(jù)寫到FLASH中，根據(jù)資料中的讀寫時(shí)序圖，使用狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)這個(gè)過程，當(dāng)按下回顯的按鍵時(shí)將FLASH中的數(shù)據(jù)讀回圖像顯示RAM，再顯示出來。3.5.4鍵盤模塊鍵盤采用PS2鍵盤，，用FPGA作PS2鍵盤的控制器，在FPGA中嵌入相應(yīng)的功能模塊，充分利用了FPGA的內(nèi)部資源，增加了系統(tǒng)的可靠性和靈活性。鍵盤電路第4章軟件部分設(shè)計(jì)4.1軟件流程圖系統(tǒng)程序流程圖開始開始上電初始化進(jìn)入主循環(huán)啟動AD采樣等待數(shù)據(jù)處理完與雙口RAM交換數(shù)據(jù)測量,畫波形及相應(yīng)信息顯示讀取按鍵值有按鍵觸發(fā)電平調(diào)節(jié)RUN/STOP存儲功能measure響應(yīng)用戶其他操作4.2軟件組成本系統(tǒng)的軟件部分包括AD采集控制，水平分辨率控制，垂直分辨率設(shè)置，多個(gè)顏色的波形畫線函數(shù)，測量功能，自動功能，存儲與回放，存儲顯示狀態(tài)控制，通道選擇控制，用戶界面實(shí)現(xiàn)等。由于系統(tǒng)充分利用了SOPC的優(yōu)勢，將大部分工作交由硬件完成，從而大大簡化了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。第5章系統(tǒng)測試與結(jié)果分析5.1測試儀器DS1102E數(shù)字示波器1臺，EE1641D函數(shù)信號發(fā)生器1臺，數(shù)字萬用表15.2測試方法用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字示波器和本設(shè)計(jì)示波器并聯(lián)測量同一信號的幅度和周期，測量所得數(shù)據(jù)分別記為Vi/Vo,T1/T2。5.3測試數(shù)據(jù)表1.垂直靈敏度測試檔位輸入Vi/V輸出Vo/V誤差＝|Vo－Vi|/Vi×100％1V/div2.50V2.47V1.25%1.00V0.97V3.0%100mv/div300mV297mV1.0%100mV98mV2.0%10mv/div30.0mV31.0mV3.3%10.0mV10.3mV3.0%表2掃描速率測試檔位輸入f1輸出f2誤差＝|f1－f2|/f1×100％1s/div5．00Hz5.09Hz4.5%15.00Hz15.33Hz1.2%1ms/div220Hz218Hz1.0%660Hz663Hz0.45%1us/div220KHz224KHz1.8%660KHz643KHz2.6%表3數(shù)字通道測試檔位輸入f1輸出f2誤差＝|f1－f2|/f1×100％1s/div5.00Hz5.04Hz0.8%15.00Hz15.30Hz2.0%1ms/div220Hz216Hz1.8%660Hz665Hz0.75%1us/div220KHz217KHz1.3%660KHz664KHz0.6%由表中數(shù)據(jù)知，測量結(jié)果都在測量誤差允許范圍內(nèi)，滿足題目要求的誤差≤5%。5.4實(shí)際效果圖2實(shí)際顯示效果圖5.5結(jié)果分析本設(shè)計(jì)完成了題目所要求的各項(xiàng)基本指標(biāo)，并達(dá)到了全部的發(fā)揮部分要求。實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)顯示和存儲多通道顯示，自行產(chǎn)生兩路數(shù)字信號，且A路數(shù)字信號與輸入模擬信號同頻同相，中文提示時(shí)間、幅度刻度和通道顏色，圖像左右平移，存儲顯示的正負(fù)延時(shí)。很好地完成了設(shè)計(jì)任務(wù)?？偨Y(jié)本設(shè)計(jì)以EXCD-1開發(fā)板為控制核心，實(shí)現(xiàn)了多通道VGA顯示的數(shù)字存儲示波器。通過測試，系統(tǒng)不但完成了基本要求，也完成了發(fā)揮部分的要求。在設(shè)計(jì)制作過程中遇到了不少難題，但經(jīng)過幾天的不懈努力，經(jīng)過一次次的測試和改，最終圓滿完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。參考文獻(xiàn)[1]李輝.基于FPGA的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì).[M]西安電子科技大學(xué)出版社[2]黃智偉.全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽技能訓(xùn)練.[M]北京航空航天大學(xué)出版社[3]何賓．xilinx可編程邏輯器件技術(shù)詳解．[M]清華大學(xué)出版社[4]夏宇聞verilog數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)教程北京北京航空航天大學(xué)出版社，2003[5]孫航XIlinx可編程邏輯器件的高級應(yīng)用與設(shè)計(jì)技巧，北京，電子工業(yè)出版社，2004附錄主要程序1、############################CreatedbyBaseSystemBuilderWizardforXilinxEDK10.1.03BuildEDK_K_SP3.6#SunSep1922:50:272010#TargetBoard:HepHepEXCD2-500BoardRevC#Family:spartan3e#Device:XC3S500E#Package:PQ208#SpeedGrade:-4#Processor:microblaze_0#Systemclockfrequency:50.00MHz#OnChipMemory:8KB#TotalOffChipMemory:1MB#-RAM=1MB###############################################################################2、戶的按鍵做出響應(yīng)程序部分/************************************************///Locatedin:microblaze_0/include/xparameters.h#include"xgpio_l.h"#include"xparameters.h"#include"xgpio.h"#include"xbasic_types.hXGpiokey,output;volatileu32out_put;//xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx共18位//波形左移波形右移標(biāo)尺左移/右移暫停/繼續(xù)開顯示/顯示時(shí)間尺度幅值單位數(shù)字信號頻率調(diào)節(jié)存儲回放多道顯示選擇 volatileu8h_scale,v_scale,trig,disp,channel,mov; volatileu8freq，vga_on_off,pause_run,，cursor_left.cursor_right;////////////////////////////////////////////////////////////////////////函數(shù)名:delayusdelayms//功能描述:延時(shí)2us1ms//參數(shù):Xuint16delay//返回值:void/////////////////////////////////////////////////////////////////////////staticvoiddelayus(Xuint16delay){volatileXuint16i,j;for(i=0;i<delay;i++) for(j=0;j<10;j++) ;}staticvoiddelayms(Xuint16delay){volatileXuint16i,j;for(i=0;i<delay;i++)for(j=0;j<3785;j++);}/*************************************************Function:key_scan()3、scription:掃描鍵盤并返回鍵值Calls:nonoCalledBy:mainTableAccessed:TableUpdated:/Input:/。Output:Return:按鍵值Others:*************************************************/Xuint8key_scan(){Xuint8value;Xuint8temp,sccode,recode; pio_SetDataDirection(&key,1,0x00);//設(shè)置為輸出 //P1=0xf0;XGpio_DiscreteWrite(&key,1,0xf0);//輸出0xf0delayus(1);XGpio_SetDataDirection(&key,1,0xf0);//設(shè)置為輸入if((XGpio_DiscreteRead(&key,1)&0xf0)!=0xf0)//若讀回值不是0xf0{delayms(5);if((XGpio_DiscreteRead(&key,1)&0xf0)!=0xf0){//P1=0xf0; XGpio_SetDataDirection(&key,1,0x00);//設(shè)置為輸出XGpio_DiscreteWrite(&key,1,0xf0);//輸出0xf0 //temp=P1;XGpio_SetDataDirection(&key,1,0xf0);//設(shè)置為輸入temp=XGpio_DiscreteRead(&key,1);//讀回值 sccode=temp&0xf0;//取高四位//P1=0x0f;XGpio_SetDataDirection(&key,1,0x00);//設(shè)置為輸出 XGpio_DiscreteWrite(&key,1,0x0f);//輸出0x0f //temp=P1; XGpio_SetDataDirection(&key,1,0x0f);//設(shè)置為輸入temp=XGpio_DiscreteRead(&key,1);//讀回值 recode=temp&0x0f;//取低四位temp=sccode|recode; //xil_printf("temp:%x\r\n",temp);switch(temp) {case0xEE:value=0;break;case0xDE:value=1;break;case0xBE:value=2;break;case0x7E:value=3;break;case0xED:value=4;break;case0xDD:value=5;break;case0xBD:value=6;break;case0x7D:value=7;break;case0xEB:value=8;break;case0xDB:value=9;break;case0xBB:value=10;break;case0x7B:value=11;break;case0xE7:value=12;break;case0xD7:value=13;break;case0xB7:value=14;break;case0x77:value=15;break; default:value=16;break; } }elsevalue=16; } elsevalue=16; return(value); }intmain(void){ u16result; XGpio_Initialize(&key,XPAR_KEYBOARD_DEVICE_ID);//初始化鍵盤接口 XGpio_Initialize(&output,XPAR_OUTPUT_DEVICE_ID);//初始化輸出接口/* XGpio_SetDataDirection(&output,1,0x0); while(1){if((result=key_scan())!=16) { xil_printf("pressbutton%d\r\n",result); switch(result) { case0://VGA顯示的開關(guān)if(vga_on_off)vga_on_off=0;elsevga_on_off=1;out_put=out_put&ox3bfff(vga_on_off<<14);while(key_scan()==result);break; case1://調(diào)節(jié)水平顯示的時(shí)間單位 ++h_scale; if(h_scale==3) h_scale=0; out_put=out_put&0x3cfff|(h_scale<<12); while(key_scan()==result); xil_printf("h_scale%d\r\n",h_scale); break; case2://調(diào)節(jié)垂直顯示幅度單位++v_scale; if(v_scale==3)v_scale=0; out_put=out_put&0x3f xil_printf("v_scale%d\r\n",v_scale); while(key_scan()==result); break; case3://增加數(shù)字信號的頻率 ++freq; if(freq==11)freq=0; out_put=out_put&0x3fc3f|(freq<<6);s xil_printf("frequp%d\r\n",freq); while(key_scan()==result); break; case4://減小數(shù)字信號的頻率 if(freq==0)freq=11; --freq; out_put=out_put&0x3fc3f|(freq<<6); xil_printf("freqdown%d\r\n",freq); while(key_scan()==result); break; case5://存儲波形trig=1; out_put=out_put&0x3ffdf|(trig<<5); xil_printf("storage\r\n"); while(key_scan()==result); break;case6://回放波形 disp=1; out_put=out_put&0x3ffef|(disp<<4); xil_printf("storagedisplay\r\n"); while(key_scan()==result); break; case7://通道選擇 ++channel; if(channel==3) channel=0; out_put=out_put&0x3fff3|(channel<<2); xil_printf("channelchoose%d\r\n",channel); while(key_scan()==result); break;case8://左移m