數(shù)字存儲示波器(DSO)是近年來發(fā)展起來的一種先進(jìn)的測量儀器,，與傳統(tǒng)的模擬示波器相比,，它具有很多的優(yōu)點。DSO的基本思想就是通過先進(jìn)的數(shù)字化測試技術(shù)實現(xiàn)傳統(tǒng)的示波器所不具備的功能,，如長期存儲波形,、顯示大量的預(yù)觸發(fā)信息、根據(jù)程序進(jìn)行全自動的測量,、將波形輸出到打印機(jī)或繪圖儀上或?qū)⒉ㄐ蝹魉徒o計算機(jī),、將一些先進(jìn)的數(shù)字信號處理算法加入到程序中等。
　　目前,，數(shù)字存儲示波器的顯示器主要采用LCD(液晶顯示)和CRT來完成,。LCD顯示器價格高，一般用于高檔的數(shù)字存儲示波器中,。在許多場合,，對顯示并沒有很高的要求，故在中低檔示波器中,，CRT顯示器仍占主流,。CRT顯示器又分為兩類：隨機(jī)掃描式和光柵掃描式。前者的缺點在于難以生成具有多種灰度連續(xù)變化的圖形,，應(yīng)用面?。欢笳邚V泛應(yīng)用在各種場合,?；诖搜兄埔环N結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠,、價格低廉,、通用性強(qiáng),、應(yīng)用小型光柵掃描式顯示器的DSO顯示控制板是非常必要的。本系統(tǒng)就是應(yīng)要求開發(fā)的具有四級灰度的DSO顯示控制板,。
1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
　　數(shù)字存儲示波器顯示控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示,。

　　整個系統(tǒng)可劃分為主機(jī)接口電路、數(shù)據(jù)處理電路,、顯示控制電路三個部分,。DSP通過主機(jī)接口取得前端控制信息及相應(yīng)的采集數(shù)據(jù)，并將采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為屏幕上的邏輯坐標(biāo),。隨后,，DSP根據(jù)主機(jī)要求，將相應(yīng)控制信息傳送給顯示控制芯片(ACRTC),。ACRTC將邏輯坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為顯示存儲器" title="顯示存儲器">顯示存儲器中對應(yīng)的物理地址,，并對顯示存儲器進(jìn)行刷新。在點時鐘的控制下,，兩片74HC166分別將顯示存儲器中16位并行數(shù)據(jù)的偶數(shù)位和奇數(shù)位轉(zhuǎn)換為串行點數(shù)據(jù),。兩組對應(yīng)移出的點數(shù)據(jù)構(gòu)成一個像素的視頻數(shù)字信號,再進(jìn)行D/A" title="D/A">D/A轉(zhuǎn)換，就形成具有四級灰度的視頻信號,；這樣在ACRTC提供的行,、場同步及消隱信號的配合下，就可控制顯示器進(jìn)行顯示,。
2 主要功能模塊的設(shè)計
2.1 主機(jī)接口電路
　　主機(jī)接口主要由DSP自身的主機(jī)接口及多處理器信號端共同構(gòu)成,。
　　TMS320VC5409的主機(jī)接口為標(biāo)準(zhǔn)型主機(jī)接口(HPI-8)，其主要電路由HPI存儲器(DARAM),、HPI地址寄存器(HPIA),、HPI數(shù)據(jù)鎖存器(HPID)、HPI控制寄存器(HPIC)及HPI控制邏輯構(gòu)成,。在TMS320VC5409與主機(jī)連接時,，HPI作為主機(jī)的一個外部設(shè)備。
　　HPI-8提供8位數(shù)據(jù)寬度,，在接收主機(jī)數(shù)據(jù)時,，HPI-8能自動地將外部接口傳送的8位數(shù)據(jù)組合成16位數(shù)據(jù)，然后傳送給DSP,。在該系統(tǒng)中,，HPI-8占用8個主機(jī)外設(shè)地址,。通過選擇不同的低三位地址可對HPI-8的不同寄存器進(jìn)行訪問,。
　　多處理器信號XF用于避免主機(jī)和DSP對HPI-8訪問時可能產(chǎn)生的時間上的沖突——在DSP完整讀取一組數(shù)據(jù)之前，主機(jī)已將其中某些數(shù)據(jù)進(jìn)行了修改,，這樣DSP獲得的是一組錯誤的序列,。
　　多處理器信號BIO用于配合DSP指令XC(該指令可根據(jù)BIO電平的高低改變程序的流向)判斷該次傳輸?shù)氖?a class="cblue" href="http://forexkbc.com/search/?q=數(shù)據(jù)幀" title="數(shù)據(jù)幀">數(shù)據(jù)幀還是指令幀,，并進(jìn)入相應(yīng)的處理程序。
　　同時,，主機(jī)和DSP之間還可以通過主機(jī)接口相互發(fā)送中斷請求,，而不需要添加任何外部電路，只需修改HPIC中相應(yīng)的狀態(tài)位便可實現(xiàn),。
2.2 數(shù)據(jù)處理電路
　　這里,，核心器件使用TI公司的高性能DSP——TMS320VC5409-100。TMS320VC5409定點數(shù)字信號處理芯片采用六級流水線和一套專用的指令集,，最高處理能力可達(dá)100MIPS,，其功耗低、性價比高,。TMS320VC5409片內(nèi)只有32K雙尋址RAM和16K ROM,，無法滿足系統(tǒng)需求，故外擴(kuò)了一片256K×16bit容量的SST39VF400,，配置相應(yīng)空間用于存儲程序,、菜單和字模。由于采用了DSP作微處理器,，因而容易實現(xiàn)數(shù)字存儲示波器軟件功能的升級,，以不斷滿足市場對示波器數(shù)據(jù)處理能力的要求。
2.3 顯示控制電路
　　顯示控制部分包括顯示控制芯片HD63484,、顯示存儲器,、并/串轉(zhuǎn)換電路和D/A電路等。
　　顯示控制芯片采用HITACHI公司的HD63484-P8,。這是一款典型的第二代通用型高級顯示控制芯片,，具有以下特征：
　　·豐富的畫圖命令，包括畫點,、直線,、折線、矩形,、多邊形,、圓/弧以及區(qū)域填充等。
　　·可控制的顯示存儲器最大可達(dá)2M字節(jié),，字符RAM最大可達(dá)128K字節(jié),。
　　·畫圖速度快，畫圖命令可直接使用X-Y坐標(biāo),，與存儲器物理地址的對應(yīng)關(guān)系由硬件自動計算完成,。
　　·內(nèi)有16×16像素圖案RAM，在指定點畫圖符或者寫漢字均非常方便,。
　　·顯示屏幕可分為上,、中,、下三個顯示分區(qū)和一個窗口，其位置和大小可以任意設(shè)定,，還可以實現(xiàn)水平和垂直方向的平滑滾動,。
　　·圖形允許水平或垂直方向放大1～16倍。
　　HD63484作為標(biāo)準(zhǔn)的外部設(shè)備與MPU連接,，占用兩個MPC的I/O空間,。HD63484不具備指令存儲器，僅有一個很小的指令緩沖區(qū)(16字FIFO,，8字讀,，8字寫)，因而不能對其進(jìn)行獨(dú)立的編程控制,，必須由其它芯片完成,。高速的DSP可完成這一工作。DSP接收主機(jī)數(shù)據(jù),，根據(jù)需要控制HD63484進(jìn)行所需的顯示控制工作,。因此，對HD63484的控制實際上也就變?yōu)榱藢SP的編程,。DSP是通過發(fā)送命令和參數(shù)來實現(xiàn)對HD63484的控制(以HD63484指定的命令和參數(shù)的形式)的,。
　　另外，考慮到DSP I/O部分的工作電壓為3.3V,，而HD63484工作電壓為5V,，故在它們之間接了電平轉(zhuǎn)換芯片。
　　顯示存儲器用于存儲經(jīng)HD63484處理后的數(shù)據(jù),，用一個字的相鄰兩位構(gòu)成一個像素的灰度數(shù)據(jù),，兩位共有四種組合，因而可構(gòu)成四級灰度,，便于波形比較,。并/串轉(zhuǎn)換電路在點時鐘的控制下將顯存中的數(shù)據(jù)串行移出,經(jīng)過D/A電路轉(zhuǎn)換后送往顯示器。
　　由于灰度較少,，這里的D/A電路僅需進(jìn)行兩位的D/A轉(zhuǎn)換,；但同時又對速度要求較高，故需高速的DAC才能滿足要求,。本系統(tǒng)沒有采用專用的集成器件,，而是利用基本數(shù)字及模擬器件構(gòu)成，避免了不必要的資源浪費(fèi),，且效果良好,。

3 系統(tǒng)軟件的設(shè)計
3.1 主機(jī)與顯示控制板通訊的協(xié)議流程
　　前端主機(jī)通訊流程如圖2所示，顯示控制板通訊流程如圖3所示。
3.2 幀結(jié)構(gòu)及幀處理程序流程
　　需傳送的幀可分為兩種：數(shù)據(jù)幀,、控制幀。
　　數(shù)據(jù)幀用來傳輸波形的采樣數(shù)據(jù),，其基本結(jié)構(gòu)為：
　　對于控制幀類型示波器,，由于其顯示要求相對簡單，只要求能夠同時顯示兩路波形及簡單的菜單,，故可對其顯示內(nèi)容進(jìn)行分塊,。每一模塊對應(yīng)一自定義變量，主機(jī)只需修改相應(yīng)的變量值,，便可實現(xiàn)對顯示的控制,。其基本結(jié)構(gòu)為：

　　數(shù)據(jù)幀處理程序流程如圖4所示，控制幀處理程序流程如圖5所示,。