专利名称：一种任意波形发生器的利记博彩app
技术领域：
一种任意波形发生器
技术领域：
本实用新型涉及电子设备，特别是一种基于FPGA(Field-Programmable Gate Array)和USB (Universal Serial BUS)技术的任意波形发生器。
背景技术：
在腐蚀和电镀行业，常常需要使用任意波形的电流电压信号进行生产和测试。 任意波形是指频率可变，幅值可变，相位可变的正弦波形和其他波形，如三角波形，锯齿 波，特殊波形等。目前任意波形发生器大多采用直接数字频率合成(Direct Digital Synthesizer, DDS)技术，即将波形的数字量信号存储于存储器中，嵌入式主机以一定的速 率依次将存储器单元中的波形数据逐个发送给数模转换器，合成为需要的波形。随着微处理器日益广泛的应用和大规模集成电路技术的发展，出现了大量能够产 生多种波形且性能稳定的任意波形发生器，但大多数方案都是基于串行或并行总线进行数 据的传输，这种方案虽然成本较低，但系统的实时性较差，难以满足复杂波形的大数据量的 传输要求。
实用新型内容为了解决现有技术的技术问题，有必要提供一种实时性好、精度高的任意波形发 生器。本实用新型解决现有的技术问题所采用的技术方案为一种任意波形发生器，其 包括用于产生波形数据的上位机、和上位机连接并通过USB接口接收波形数据的USB控制 器、和USB控制器连接的用于存储波形数据的数据存储器、和数据存储器连接的用于将数 字信号转换为模拟信号的数模转换器和与所述USB控制器、数据存储器、数模转换器和模 拟信号输出电路连接的用于控制波形数据接收、存储和数模转换和输出的可编程控制器。本实用新型任意波形发生器中，所述USB控制器采用的接口芯片是USB2. 0接口芯 片 CY7C68013AE。本实用新型任意波形发生器中，所述可编程控制器连接电可擦可编程只读存储器 和有源晶振。本实用新型任意波形发生器中，所述可编程处理器包括USB控制单元、模数控制 单元、输出控制单元、FPGA总体逻辑控制芯片、I2C控制器、内部时钟同步单元和内部时钟 单元，所述USB控制单元连接所述USB控制器，所述模数控制单元同时连接所述数据存储器 和数模转换器，所述输出控制单元连接所述模拟信号输出电路，所述I2C控制器连接外部 EEPR0M。所述内部时钟单元连接外部有源晶振。本实用新型任意波形发生器中，所述数据存储器包括数据存储芯片SRAM，其采用 ISSI 公司的 IS61LV25616-10T。本实用新型任意波形发生器中，所述可编程控制器包括Cyclone II系列型号为 EP2C20F484的FPGA控制芯片。[0011]相较于现有技术，本实用新型一种任意波形发生器，充分利用了可编程控制器强 大的逻辑功能，实现了利用单片FPGA芯片控制整个系统的方案，其采用USB控制器的USB 接口进行波形数据传输，能较好的与FPGA芯片合作，完成系统预先设计的功能，使总体电 路简单，成本低廉，产生的波形信号精度较高。数字波形数据从上位机通过USB总线直接存 储在数据存储器中，通过可编程控制器的控制将波形数据读出，送入数模转换器进行数模 转换和放大处理后得到所需的模拟信号波形。与传统的波形发生器在ROM或FLASH存储波 形数据的方法相比，具有较大的灵活性。
图1是本实用新型任意波形发生器一较佳实施方式的框架示意图。图2是图1所示可编程控制器和USB控制器电路连接示意图。图3是图1所示数模转换器和可编程控制器电路连接示意图。
具体实施方式
以下结合附图和本实用新型的实施方式作进一步详细说明。请同时参阅图1，是本实用新型任意波形发生器一较佳实施方式的框架示意图。任 意波形发生器包括上位机、USB (通用串行总线)控制器、数据存储器、数模转换器(DAC转 换器)、模拟信号输出电路和可编程控制器。所述USB控制器包括USB2. 0接口芯片。所述可编程控制器连接电可擦可编程只 读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-OnlyMemory, EEPR0M)和有源晶 振。所述上位机通过USB总线连接所述USB控制器。所述USB控制器和所述可编程控制器 的USB控制部分连接。所述USB控制器还连接所述数据存储器。所述数据存储器连接可编 程控制器和所述数模转换器。所述数模转换器连接所述模拟信号输出电路。所述模拟信号 输出电路可输出满足需要的任意波形。所述可编程处理器包括USB控制单元、模数控制单元、输出控制单元、FPGA总体逻 辑控制芯片、I2C控制器、内部时钟同步单元和内部时钟单元。所述USB控制单元连接所述 USB控制器，用于控制USB控制器进行数据传输。所述模数控制单元同时连接所述数据存储 器和数模转换器，用于控制数据存储器和数模转换器的数字信号转换成模拟信号。所述输 出控制单元连接所述模拟信号输出电路，用于控制所述模拟信号输出电路输出波形信号。 所述I 2C控制器连接外部EEPR0M。所述内部时钟单元连接外部有源晶振，产生内部时钟信 号。所述内部时钟同步单元用于同步内部时钟信号。所述FPGA总体控制逻辑芯片用于整 体控制所述USB控制单元、模数控制单元、输出控制单元、I2C控制器、内部时钟同步单元和 内部时钟单元。在本实施方式中，所述上位机主要功能是利用仿真软件(如CVI、MATLAB、VB 等)产生所需波形数据，并通过USB接口下载到波形发生器中，此外所述上位机还可存储 USB2. 0接口芯片的驱动程序。所述USB控制器采用的USB 2.0接口芯片是Cypress Semiconductor公司的 EZ-USB FX2 系列芯片 CY7C68013AE。所述数据存储器包括数据存储芯片SRAM，其采用ISSI公司的IS61LV25616-10T。[0022]所述数模转换器包括D/A转换芯片，其采用的是AD9726，该芯片控制信号简单，D/ A转换速度快，可以使系统的硬件设计大为简化，也减轻了系统软件设计的工作量。所述可编程控制器包括FPGA控制芯片，FPGA控制芯片采用的是Altera公司的 Cyclone II 系列型号为 EP2C20F484 的 FPGA 控制芯片。Cyclone II 器件 EP2C20F484 以 90nm工艺技术为基础，提供了 18，752个逻辑单元(LE)，并具有一整套最佳的功能，包括嵌 入式18比特xl8比特乘法器、专用外部存储器接口电路、4kbit嵌入式存储器块、锁相环 (PLL)和高速差分I/O能力等。所述USB控制器的USB2.0接口芯片有2种接口方式Slave FIFOs和可编程接口 GPIF。当可编程控制器的FPGA控制芯片与USB2. 0接口芯片相连时，利用USB2. 0接口芯片 作为一个USB2.0数据通道来实现与主机的高速通信。Slave FIFOs方式是从机方式，外部 控制器可像普通FIFO —样对USB2. 0接口芯片的多层缓冲FIFO进行读写。USB2. 0接口芯 片的SlaveFIFOs工作方式可设为同步或异步，工作时钟可选为内部产生或外部输入，其它 控制信号也可灵活地设置为高有效或低有效，电路连接如图2所示。请参阅图2，其中，IFCLK是同步时钟信号，FLAGA, FLAGB和FLAGC是USB2. 0接口 芯片内部FIFO的状态标志，EP2C20F484通过通用1/0 口获得CY7C68013内部FIFO的空、 半满(由用户设定半满阈值)和满这3个状态信号，ISLCS、SLOE、SLRD、SLWR对CY7C68013 进行读写操作控制，FD[15:0]是数据线，ADD[1:0]是选择4个FIFO的地址线。其工作过 程为上位机通过USB控制器向FPGA芯片发送波形数据时，USB控制器通过请求方式通知 FPGA芯片读取波形数据，FPGA控制芯片首先查看空、半满和满这3个状态信号，选择一个 FIFO，然后控制USB接收适当大小的数据，以保证数据不会溢出，并存入数据存储器的存储 芯片SRAM中。请参阅图3，是图1所示数模转换器和可编程控制器电路连接示意图。从USB接口 下载的波形数据存储在数据存储器的存储芯片SRAM中，SRAM循环输出数据到数模转换器 的DAC芯片，根据DDS原理产生模拟波形。IS61LV25616芯片具有256KX 16片高速CMOS工艺、3. 3V单电源供电的静态随 机存储器(SRAM)，在FPGA控制下存储从USB下载的数据，并将数据循环输出到DAC芯片。 AD9726 是一款 16 位高性能低压差分信号(Low-Voltage Differential Signaling, LVDS) 模数转换芯片，具有出色的噪声与杂散性能以及真16位直流线性度。它采用CMOS工艺制 造，并利用专有开关技术来增强动态性能。该器件具有较宽的满量程电流调节范围(2mA至 20mA)，能够以较低功耗水平工作。其电流输出配置简便，可以用于各种单端或差分电路拓 扑结构。相较于现有技术，本实用新型一种任意波形发生器，充分利用了 FPGA强大的逻 辑功能，实现了利用单片FPGA芯片控制整个系统的方案。同时选择USB2. 0接口芯片 CY7C68013，它能较好的与FPGA芯片合作，完成系统预先设计的功能，使总体电路简单，成 本低廉，产生的波形信号精度较高。数字波形数据从上位机通过USB总线直接存储在数据 存储器中，通过可编程控制器的控制将波形数据读出，送入数模转换器进行数模转换和放 大处理后得到所需的模拟信号波形。与传统的波形发生器在ROM或FLASH存储波形数据的 方法相比，具有较大的灵活性。以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能
5认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术 人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视 为属于本实用新型的保护范围。
权利要求一种任意波形发生器，其特征在于包括用于产生波形数据的上位机、和上位机连接并通过USB接口接收波形数据的USB控制器、和USB控制器连接的用于存储波形数据的数据存储器、和数据存储器连接的用于将数字信号转换为模拟信号的数模转换器和与所述USB控制器、数据存储器、数模转换器和模拟信号输出电路连接的用于控制波形数据接收、存储和数模转换和输出的可编程控制器。
2.根据权利要求1所述的任意波形发生器，其特征在于所述USB控制器采用的接口 芯片是 USB2. 0 接口芯片 CY7C68013AE。
3.根据权利要求2所述的任意波形发生器，其特征在于所述可编程控制器连接电可 擦可编程只读存储器和有源晶振。
4.根据权利要求3所述的任意波形发生器，其特征在于所述可编程处理器包括USB 控制单元、模数控制单元、输出控制单元、FPGA总体逻辑控制芯片、I2C控制器、内部时钟同 步单元和内部时钟单元，所述USB控制单元连接所述USB控制器，所述模数控制单元同时连 接所述数据存储器和数模转换器，所述输出控制单元连接所述模拟信号输出电路，所述I2C 控制器连接外部EEPR0M。所述内部时钟单元连接外部有源晶振。
5.根据权利要求1所述的任意波形发生器，其特征在于所述数据存储器包括数据存 储芯片SRAM，其采用ISSI公司的IS61LV25616-10T。
6.根据权利要求1所述的任意波形发生器，其特征在于所述可编程控制器包括 Cyclone II系列型号为EP2C20F484的FPGA控制芯片。
专利摘要本实用新型公开了一种任意波形发生器，包括用于产生波形数据的上位机、和上位机连接并通过USB接口接收波形数据的USB控制器、和USB控制器连接的用于存储波形数据的数据存储器、和数据存储器连接的用于将数字信号转换为模拟信号的数模转换器和与所述USB控制器、数据存储器、数模转换器和模拟信号输出电路连接的用于控制波形数据接收、存储和数模转换和输出的可编程控制器。本实用新型任意波形发生器具有较高的实时性、精确性和灵活性。
文档编号H03K3/02GK201708773SQ20102020798
公开日2011年1月12日 申请日期2010年5月28日 优先权日2010年5月28日
发明者唐建东 申请人:深圳职业技术学院