顾小明[1]2008年在《一种微流体数字化技术用任意波形发生器的研制》文中研究指明在线可编程任意波形发生器(程控任意波形发生器)是开展微流体数字化技术研究的基础设备。南京理工大学微系统研究室在将微流体数字化技术研究成果应用于细胞微量注射、基因芯片点样及固体粉末微量输送等具体领域的过程中对任意波形发生器提出了新的要求。本论文在参考了国内外及研究室现有任意波形发生器的同时,结合研究室的具体研究项目,研究并试制了一种基于ATmega8535L微控制器的程控任意波形发生器,满足了微流体数字化技术基础研究和应用研究中提出的性能上完善和功能上拓展的要求。论文分析了程控任意波形发生器硬件电路的总体结构,设计了各个电路模块,绘制了系统原理图,加工出了电路板。通过自行开发的上位PC机控制程序及嵌入式微控制器,新程控任意波形发生器可实现波形预存储、单次波形发送、编码发送、波形自动切换等功能。实验表明,新任意波形发生器的控制方式可很好的与数字化微喷射点样系统相结合,满足了使用需求。
刘国栋[2]2008年在《基于嵌入式ARM的波形发生器的研究与实现》文中进行了进一步梳理任意波形发生器(AWG, Arbitrary Waveform Generator)是随着不断进步的计算机技术和微电子技术在测量仪器中的应用而形成和发展起来的一类新型信号源。AWG能够产生各种标准波形信号和用户自定义任意波形信号,并且精度高、稳定性强、可重复性和易操作性好,具有广阔的应用前景。本文研究的是一种基于ARM (Advanced RISC Machines)嵌入式系统和直接数字合成技术(DDS, Direct Digital Synthesis)的新型任意波形发生器系统。其中,DDS是其核心技术原理。DDS技术是一种先进的频率合成技术,其主要优点是易于程控,相位连续,输出频率稳定度高、范围宽、分辨率高,是任意波形发生器研究的一个重要方向。本文详细讨论了DDS系统的基本组成、工作原理和特点。同时,对应用DDS技术合成信号的频谱杂散性作了详细分析,给出了改善合成信号频谱纯度的方法。DDS技术的实现依赖于高速、高性能的数字器件。本文选择基于S3C44B0X微处理器的ARM嵌入式系统实现DDS技术。S3C44B0X是叁星公司的一款ARM7芯片,基于ARM公司的16/32位RISC处理器内核ARM7TDMI设计,拥有高速、低功耗、多功能、高性价比,特有双指令集等诸多优异的性能,适于作为仪器的主控制芯片。本文从工程应用的角度出发,深入研究基于ARM嵌入式系统、以DDS技术为核心的任意波形发生器技术。设计了一个以S3C44B0X+TMS320VC5416双核系统和AD9854 DDS专用芯片为主要功能单元的实际任意波形发生器,阐述了软/硬件详细开发过程,给出了任意波形发生器的电路框图、电路原理图、设计过程和详细的软件流程图,介绍了任意波形编辑软件的开发流程。通过测试,证明本任意波形发生器达到了预期的设计要求。最后,对全文的主要研究内容进行了总结,指出了设计过程中遇到的问题及存在的不足之处,给出了主要研究结论和今后的研究方向。
王伟[3]2008年在《基于ARM和DDS的人机交互系统研究与开发》文中研究说明信号源无论在教学、科研还是在工程技术保障中,都有着广泛的使用。从理论到工程对信号发生进行深入研究,有着积极的意义。任意波形发生器是随着不断进步的计算机技术和微电子技术发展起来的一种新型信号源。直接数字频率合成是一种新的频率合成方法,它的发明和使用是信号频率合成领域的一次革命。随着数字集成电路和微电子技术的发展,直接数字频率合成技术日益显示出它的优越性。基于DDS技术的任意波形发生器具有输出频率准确、稳定、波形质量高和输出频率范围宽等一系列独特的优点。嵌入式系统是21世纪信息产业新的经济增长点,是振兴我国信息产业的突破口。在硬件上,它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、使用专用的嵌入式CPU等特点。在软件上,具有代码体积小、效率高、响应速度快、能够处理异步并发事件、具有实时处理能力等特点。用ARM微处理器实现对DDS信号的各种控制,能准确快速地显示各种波形,对波形进行频率、相位、幅度等调制。借助高性能的ARM处理器和先进的DDS技术,可以设计出性能优良的DDS多功能信号发生器。论文主要针对任意波信号发生器人机交互系统进行了研究和开发。确定了DDS任意波信号发生器人机交互系统的硬件和软件设计方案。根据波形发生器的功能要求,将系统划分为处理器模块、存储模块、人机接口模块、通信模块和波形输出模块,旨在获得波形发生器设计的最佳方案。本文从嵌入式开发的流程出发,深入探讨了任意波形发生器人机交互系统各模块的开发。论文完成了任意波形发生器的人机交互系统的硬件电路设计、各模块软件设计以及操作界面设计。处理器模块采用了32位微处理器芯片AT91SAM7S256。人机接口模块使用了320*96高分辨率的TFT彩色液晶显示屏,和键盘结合后,具有极佳的可操作性。通信模块包括USB和UART。波形发生模块采用波形发生板输出波形。软件方面构建了一个使用简单、信息详尽的任意波形发生器人机交互系统,支持中英文混合显示。
亢程龙[4]2015年在《函数/任意波形发生器设计与实现》文中提出随着电子科学技术的飞速发展,常常需要不同频率、不同幅度的各种规则或不规则的可调节电信号,产生这种电信号的仪器又被称作为信号发生器。信号发生器也是一种常用的信号源。它广泛应用于自动化控制,电子线路和科学性实验等领域。同万用表、频谱仪、示波器等仪器一样,是最普通、应用最广泛的电子测量仪器之一。大部分系统的电参量测量[1],都需要借助于信号发生器,将它产生的信号作为输入的激励信号,以观察其系统的响应。本论文作者通过对信号发生器的发展过程、现状以及趋势的研究,并对相关的文献资料进行了大量搜集和整理,并深入了解和研究了信号发生器的设计原理和相关的关键技术,提出了一种基于DDS(Direct Digital Synthesizer,简称DDS)技术,采用DSP+FPGA的硬件设计架构模式。其中数字信号处理器DSP采用Blackfin系列的BF531嵌入式处理器,利用它丰富的接口特性,完成键盘、显示屏、网口等外部接口电路的设计。与此同时,它还具有超强的数字信号处理和综合控制能力,可作为核心控制芯片。FPGA采用Cyclone III的EP3C16Q240C8N,完成波形的产生功能,并利用内部的RAM存储各种波形数据,通过DSP完成实时数据的更新。DSP接收控制命令,利用FPGA产生所需要的波形并经过D/A变换,将其送入滤波电路滤掉高频噪声然后送入信号调理电路,信号调理部分由一系列运放组成,经过处理以后的输出信号幅值和直流偏置最高均可达到?10V。在大量理论知识的基础上,该课题所实现的函数/任意波形发生器,即能通过上位机控制波形的输出也能利用预先架设好的波形发生器的网络服务器完成远程控制,还可以作为独立的测试仪器,完成指标内的波形的产生。并且提供了丰富的外围接口,满足试验和教学的各种要求。
吕庆[5]2004年在《基于DSP的任意波形发生器的研究》文中研究指明本文研究的是一种基于 DSP 的新型任意波形发生器系统。其中，DDS 技术是其核心技术。DDS 是一种数字合成技术。它可以精确地控制合成信号的叁个参量：幅度、相位、以及频率，因此通过其可以合成任意波形。但因其数字化合成的固有特点，使其输出信号中存在大量杂散信号。杂散信号的主要来源是：1、相位截断带来的相位截断杂散信号；2、幅度有限量化带来的幅度量化杂散信号；3、DAC变化的非线性特性带来的杂散信号。这些杂散信号严重影响了合成信号的频谱纯度。因此抑制这些杂散信号是提高合成信号谱质的关键。论文在研究传统抑制 DDS杂散信号的同时，提出了一种平衡加扰技术，其能更为有效地抑制相位截断杂散信号。TMS320C6711 DSP 是一款高性能的数字信号处理芯片，其超强的数据处理能力十分适合应用于任意波形发生器开发。利用 C6711DSP 的流水线结构、8 个并行处理单元以及超长的内部数据总线和程序总线等特点，我们可以在软件实现中方便地应用各种抑制杂散信号的方法来提高输出信号的谱质。结合高速 DSP 和 DDS 技术两者的优点，我们设计了一种新型的任意波形发生器系统。它能完成可变频的载波信号和多种载波调制信号的合成。
权义宁[6]2001年在《任意波形发生器系统与软件设计》文中进行了进一步梳理主要讨论了基于直接数字合成（Direct Digital Synthesizer，DDS）技术的任意波形发生器（Arbitrary Waveform Generator，AWG）的系统和软件设计，同时对系统性能进行了简单的理论分析。 文中首先讨论了直接数字合成技术的基本概念和理论，在此基础上提出了任意波形发生器的系统总设计方案，并对任意波形发生器的输出波形的性质进行了理论分析。 在系统总设计方案的基础上，研制了基于DDS的任意波形发生器的微处理器电路、外围接口电路和系统软件，达到了预期的结果。
刘金华[7]2009年在《基于SOPC的任意波形发生器的设计与实现》文中研究说明论文提出一种利用SOPC(System on a programmable Chip)技术开发任意波形发生器的方法,主要讨论了任意波形发生器中自定义DDS组件的设计实现、基于NiosⅡ软核处理器系统的定制以及系统控制软件的开发。文中首先就本课题所涉及到的内容扼要叙述了频率合成和信号调制技术方面的知识,在介绍SOPC开发技术的基础上给出了本系统的总体设计框架。其后重点完成了任意波形发生器的核心部分—NiosⅡ自定义DDS组件的硬件逻辑以及软件驱动程序的设计与实现。最后详细叙述了各个模块的功能实现、整个SOPC系统硬件模块的定制以及系统控制软件设计中的各个要点。针对DDS组件的硬件逻辑,本文仔细研究了两种DDS(Direct DigitalFrequency Synthesis)的实现方案:基于存储器查找表法的实现和基于CORDIC(Cordinate Rotation Digital Computer,坐标旋转数字计算机)算法的实现。在对比分析后,为了能够产生高精度且低相位截断噪声的调制波形,本文选用CORDIC算法实现的DDS来产生正余弦波形,其它各种自定制任意波形的产生则通过双口RAM查找表法实现的DDS来完成。除此之外DDS组件硬件逻辑还包括与NiosⅡ系统进行通信的主从端口逻辑、各种信号调制逻辑以及各种用来改变组件工作模式和参数的寄存器。硬件逻辑再配合自行开发的驱动程序,DDS组件就可以成为NiosⅡ系统中的一个外设。为了便于对系统工作方式进行控制,在对NiosⅡ定制系统的构建工作中,论文在FPGA上实现了NiosⅡ系统与LCD控制器的接口以及键盘控制器。在系统控制软件的设计上,论文着重分析了NiosⅡ系统软件开发的HAL编程环境,同时给出了系统中断服务程序以及系统控制程序的工作流程图。测试结果表明,系统实现了任意波形的输出、直接扩频、跳频、线性调频、BFSK以及BPSK等多种功能,并且输出的各类波形参数皆可通过定制的DDS组件寄存器进行调节。
李爱民[8]2008年在《基于PXI总线的虚拟仪器测试系统的设计及其网络化研究》文中研究指明近年来,随着计算机技术与自动测量技术的发展,出现了一种全新的仪器形式——虚拟仪器,它彻底改变了传统仪器的概念,是仪器发展史上的一次巨大变革。本文根据电子测量仪器与自动测试系统的现状和发展趋势,对虚拟仪器及其网络化技术进行了深入的研究,并针对实验室里的传统测试仪器操作复杂、功能固定、测量精度低、难以实现网络连接等问题,提出了基于虚拟仪器的自动测试系统构建方案,最终设计开发了基于PXI总线的网络化虚拟仪器综合测试系统。本文的主要内容包括:(1)介绍了图形化虚拟仪器软件开发平台——LabVIEW,详细分析了PXI总线的特性,进而给出了整个测试系统的组成架构。(2)结合模块化板卡,设计实现了基于PXI总线的虚拟任意波形发生器、虚拟数字示波器以及虚拟数字万用表,并分别进行了调试与分析,给出了它们的性能指标,最后在各独立仪器设计的基础上进行了系统集成。(3)深入探讨了虚拟仪器的网络通信技术,重点研究了DataSocket、Web Server及远程面板技术,并设计实现了基于PXI总线的虚拟仪器测试系统的网络化。本课题设计的虚拟仪器测试系统以软件为核心,与传统仪器相比,具有扩展性好、功能强、开发时间短、测试精度高等优点;同时,通过网络化设计实现了系统的数据共享和远程监控,不仅节省了大量的资源和成本,还进一步拓宽了系统的应用范围。
邓岳平[9]2010年在《基于FPGA的任意波形发生器硬件系统设计与实现》文中研究指明信号发生器是现代测试领域应用最为广泛的通用仪器之一,广泛用于电子电路、自动控制和科学实验等领域。随着现在电子技术的飞速发展,待测设备的种类越来越丰富,测试所需的激励信号越来越复杂,传统的信号发生器已经不能满足这些测试的需要。任意波形发生器的出现,为现代电子测量提供了一种全新的解决方案,它除了可以生成常见的标准波形之外,还可以利用微处理器通过波形编辑软件生成系统测试所需的任意波形信号,其性能明显优于传统的信号发生器,可以很好的满足现代电子测量的需要,它代表了信号源的发展方向。任意波形发生器在现代电子测量领域的迅速发展,其关键在于直接数字频率合成(DDS)技术的提出。直接数字频率合成技术是二十世纪七十年代提出的一种全数字的频率合成技术,它具有频率转换快速、频率分辨率高、低相位噪声,变频相位连续等优良特性,其通过查找表合成波形的方式为任意波形的生成提供了良好的技术手段。近年来随着现代电子技术和VLSI技术的飞速发展,现场可编程门阵列(FPGA)的资源容量、工作频率以及集成度都得到了极大地提高,为实现DDS电路提供了有利的条件,通过FPGA编程定制系统所需的DDS电路,具有很好的设计灵活性,不但降低了生成成本,还提高了任意波形发生器的性能。这也是本课题研究的主要内容。本文从DDS的基本原理出发,系统的阐述了DDS的波形合成理论,通过对其数学综合表达式的推导,着重对DDS输出信号的频谱特性及其频谱杂散进行详细的分析,并对其频谱杂散的改善方法进行研究,为DDS硬件电路的设计打下坚实的基础。通过对当前两种基于DDS技术的任意波形发生器的设计方法进行比较分析后,提出在FPGA内设计以双DDS电路结构为核心电路的任意波形发生器的整体设计方案,包括系统功能逻辑、系统控制模块、总线接口电路以及滤波电路等FPGA外围电路的设计。在编程实现DDS波形合成电路的同时,采用流水线的方法改进了DDS的电路结构,扩展了其输出带宽。通过对信号各种调制原理的深入研究,在FPGA内实现了FM、AM、FSK、扫频以及猝发等调制功能模块,用数字的方法直接实现了信号的调制输出。在此基础上,通过总线接口电路及系统指令集的设计,实现了信号发生器的SOPC硬件系统集成,并同时完成了系统相关测试软件的设计。通过测试表明,本系统输出信号的频率分辨率能达到30mHz,在DAC 125MHz的采样率下,最高输出频率可达30MHz,频率精确度优于0.1%,在输出端接50Ω的负载时,输出信号幅度特性保持完好,在输出信号低于2MHz时,输出信号谐波失真达到了-60dB,系统整体输出波形谐波失真优于-36dB,可以很好的满足系统测试需要。
张坤[10]2013年在《任意波形发生器设计及实现》文中研究表明目前，随着世界电子技术飞速的发展，水声学以及其他学科应用的信号越来越复杂，任意波形发生器的作用也越来越显着，并逐渐成为许多学科必不可少的仪器之一。传统的波形发生器有着体积大，价格昂贵，功耗高等诸多不适合某些特殊应用的缺点，本文基于此类情况做出了相应改进，实现了一种便携式、采样率高、容量大、功耗低、价格低廉的一种信号源设备。本文描述了自主设计并实现的一款任意波形发生器，实现了对上位机仿真软件生成的波形数据的完整输出。在使用中首先需要将波形数据存储到大容量存储设备中，然后只需在此仪器的触摸板上进行相应的波形输出控制，就可以对输出波形进行播放、停止、暂停和文件选择等操作。在具体的设计实现过程中，采用了叁星公司ARM9内核的S3C2440作为主体控制芯片，移植了MicroC/OS-II操作系统进行多任务管理，移植了μC/GUI用以实现波形输出的触摸控制。波形存储设备选用2GByte的SD卡存储器，并使用了FatFs文件系统对其进行管理。采用FPGA进行精确的时序控制和DA转换器的控制，而后通过DA转换器和低通滤波器对信号进行调理。软件实现中主要包括操作系统下多任务的协调工作，并配合以相应的子函数进行具体功能的实现。最后，对系统输出的波形数据进行测量和分析，列出设计系统的具体指标，分析本设计方案与同类设计的产品的优势。实验结果证明，本设计达到了预定的目标，尤其在大容量、高采样率和便携性方面具有一定的优势，可以在具体应用中作为稳定精确地信号源使用。
参考文献：
[1]. 一种微流体数字化技术用任意波形发生器的研制[D]. 顾小明. 南京理工大学. 2008
[2]. 基于嵌入式ARM的波形发生器的研究与实现[D]. 刘国栋. 电子科技大学. 2008
[3]. 基于ARM和DDS的人机交互系统研究与开发[D]. 王伟. 西北农林科技大学. 2008
[4]. 函数/任意波形发生器设计与实现[D]. 亢程龙. 电子科技大学. 2015
[5]. 基于DSP的任意波形发生器的研究[D]. 吕庆. 西安电子科技大学. 2004
[6]. 任意波形发生器系统与软件设计[D]. 权义宁. 西安电子科技大学. 2001
[7]. 基于SOPC的任意波形发生器的设计与实现[D]. 刘金华. 哈尔滨工程大学. 2009
[8]. 基于PXI总线的虚拟仪器测试系统的设计及其网络化研究[D]. 李爱民. 南京理工大学. 2008
[9]. 基于FPGA的任意波形发生器硬件系统设计与实现[D]. 邓岳平. 江苏大学. 2010
[10]. 任意波形发生器设计及实现[D]. 张坤. 哈尔滨工程大学. 2013
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