根据给定文件内容,以下是关于“基于FPGA的李沙育图形在手持式示波表中实现”的详细知识点总结:
**李沙育图形法的基础与应用**
李沙育图形法是电子测量领域中广泛使用的一种方法,主要用于测量频率和相位。这种方法涉及将一个未知频率的信号与一个已知频率的标准信号分别输入到示波器的Y轴和X轴,从而在示波器显示屏上形成特定的合成波形,即李沙育图形。根据输入信号的频率、相位和幅度差异,李沙育图形呈现出不同的波形特征。
在模拟示波器时代,李沙育图形的生成依赖于阴极射线示波管(CRT),它通过电信号转换为光信号来显示波形。而在数字示波器中,输入信号通过采样转换成数字信号,再经由CPU处理和算法计算,最终将数字信号映射到液晶屏上,形成李沙育图形。
**手持式示波表的设计**
在本设计中,手持式示波表的实现主要依赖于高速ADC、FPGA、ARM处理器和TFT_LCD液晶屏。由于成本控制的需要,设计中选用了主频低于50MHz的低速ARM7处理器。为了克服处理器性能的限制,并实现与模拟示波器相似的显示效果,设计中采用了FPGA来完成李沙育图形的生成。
**FPGA的设计原理**
FPGA在设计中发挥着关键作用,其内部数字逻辑单元能够进行数据运算与存储。系统由四部分组成:高速数据采集模块、可编程逻辑器件FPGA、微处理器以及液晶显示模块。输入信号经过衰减和放大后,通过ADC采样变成数字信号,送入FPGA进行处理。FPGA内部RAM用于存储像素点是否点亮的信息,这些数据在ARM处理器读取时,通过乒乓工作模式来保障数据的连续性和稳定性。
**李沙育图形在FPGA内部的实现**
通过特定的内部算法,FPGA可以计算并确定每个点的位置,进而生成李沙育图形。算法中使用了两个公式来描述X轴和Y轴上的信号,并通过相应的计算推导出要存储的数据和对应的RAM地址。使用Verilog语言对FPGA内部进行编程,实现上述算法。
**RAM的工作状态与设计实现**
为了保证数据不丢失,FPGA内部实现了乒乓工作模式。在此模式下,当ARM处理器读取一块RAM中的数据时,另一块RAM用于接收新的数据输入。通过这种方式,即使在数据读取过程中,也不会丢失输入信号的数据。
**总结**
该设计将FPGA技术与李沙育图形结合,通过FPGA的高速并行处理能力,实现了手持式示波表中数字信号的高速采集与图形显示。不仅保证了图形显示效果与传统模拟示波器相似,而且在低成本的硬件配置下,实现了高性能的数据处理能力。这种设计思路与实现方式在数字示波器领域具有一定的创新性和实用性。通过深入理解李沙育图形的形成原理,并结合FPGA的强大功能,展示了电子技术在信号处理和显示方面的一个成功应用实例。