示波器与嵌入式系统的技术发展示波器与嵌入式系统的技术发展
在设计一个嵌入式产品的时候,研发团队面临诸多选择,示波器的研发亦是如此,通常在初期,可能会用商业
分立器件搭出来,包括模数转换器,前置放大器,存储器等都购买现成的,如果要让性能再好一点,可以使用
可编程器件FPGA,这样做的好处是研发成本相对较低,缺点是容易被人复制,甚至引发知识产权的官司,设计
的架构本身就决定了被别人复制的难易程度。
混合混合
随着单片机、可编程器件的普及,嵌入式系统的应用几乎随处可见,从应用的角度看,大致可以分为五大领域,包括数据
通信、生物电子、绿色科技、汽车电子和3C电子,在大陆和台湾,这些领域甚至被认为是新的“蓝海策略”,隐藏着各种商机,
尤其是绿色科技是政府和风险投资公司十分关注的对象;从技术的角度看,多功能、低功耗、微型化、网络化领导着新的趋
势,iPAD以及苹果公司推出众多i系列产品基本上都和这些趋势相吻合,只不过,其在用户体验方面比业界其它同行下了更大
功夫,让其脱颖而出,并制造一个又一个神话。
在设计一个嵌入式产品的时候,研发团队面临诸多选择,示波器的研发亦是如此,通常在初期,可能会用商业分立器件搭
出来,包括模数转换器,前置放大器,存储器等都购买现成的,如果要让性能再好一点,可以使用可编程器件FPGA,这样做
的好处是研发成本相对较低,缺点是容易被人复制,甚至引发知识产权的官司,设计的架构本身就决定了被别人复制的难易程
度。
我们来看看国外的设计,以带宽在60MHz至1GHz范围之内的便携式混合信号示波器设计为例,安捷伦科技(当年叫惠普)在
1994至1996年间推出第一代混合信号示波器,历经超过十年的时间没有第二家推出类似的产品,十多年后,另一示波器厂家
推出自己的混合信号示波器,但你会发现两家的设计架构和核心技术完全不同,一方面这和西方国家法制健全尊重知识产权有
关系,另一方面,也是设计架构本身决定了难以复制。以安捷伦科技的6000系列示波器为例,其核心技术是MegaZoom(深存
储快响应)芯片,如图1-1中所标识的系统单芯片(SoC)所示,一个芯片中集成了多个功能,包括存储控制器、波形存储器、显
示存储器、波形绘制功能,同时支持示波器通道和
一、将大量数据处理在该MegaZoom芯片里面完成,减轻CPU中央处理器的负担,这样保证总是自动使用最深的存储深
度,而且波形捕获率高达100,000波形每秒;
二、一个芯片可同时处理来自示波器通道和逻辑通道的数据,保证逻辑通道打开与否不影响波形捕获率;
三、串行总线触发和解码在另一片FPGA芯片内部实现,保证实时性,不让解码成为波形捕获率率的瓶颈,同时也为将来
支持新的总线类型或增强现有功能留下可能性;
四、对波形参数量测通常是基于显示的数据,数据量少,一般是1000个点,对需要更精确测量的场合,需要将示波器设
置成“精确分析”模式,以便分析的存储深度到10K甚至128K个点,如需要对所有8M点进行参数参量,需使用PC软件。
MegaZoom专用芯片的原型实际上也是用FPGA实现的,最终采用ASIC实现是因为成本相对比较低,国产示波器如果也
用ASIC实现核心功能,不仅可以降低成本,而且有助于保护自己的产品不被别人复制,只不过关于成本有两个概念,一是研
发成本,拥有自己的芯片无疑会提高研发成本,没有雄厚资金支持很难投入芯片的研发(国内只有包括华为在内有限的几家公
司在自身产品中使用自己的核心芯片);另一是生产成本,对于量比较大的产品,专用芯片无疑比FPGA要节约成本(现在手机因
量大,设计里面基本上是专用芯片,而基站因量少,则多使用FPGA)。
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