电子测fit技术ELECTRONICMEASUREMENTTECHNOLOGY基于SOPC系统的多功能虚拟仪器设计*桁进金张建军俛芳其(湖南师范大学工学院长沙410081)摘要：以FPGA为基础，融入SOPC技术,实现了1种嵌入NiosII软核的多用虚拟仪器实验样机，具有双通道示波器、侑号发生器、频率特件测试仪等多种功能。它利用FPGA平台和模拟信号凋理电路对信号进行采集和数据输出，采用USB总线与上位机通信,并由上位机进行数据处理和显示。采用UbWindows/CVl编写上位机软件，很方便地实现通信功能和仪器面板。实际测试结果表明，该多功能虚拟仪器功能完善、界面友好、操作简便。关键词：虚拟仪器;S()PC系统,IWindows/CVI,FPGA;NiosII：TP274.1文献标识码：ADesignofmultifunctionvirtualinstrumentbasedonSOPCsystemYang激nbaoZhang激anjunNiFangying(PolytechnicCollegeofHunanNormalUniversity>Changsha410081)Abstract：BasedonFPGA,blendintheSOPCtechnologytorealizeaNiosIIsoftnuclearembeddedmulti-purposeprototypevirtualinstrument,Hasthedualchanneloscilloscope,thesignalgeneratortthefrequencycharacteristicsofthetesterfunctions.ItUsestheFPGAplatformandanalogsignalsregulatecircuitthesignalacquisitionanddataoutputsUsesUSBandsuperordinationmachinecommunication•andthePCforthedataprocessinganddisplay.UsingLabWindows/CVIwritePCsoftware,easilyrealizecommunicationfunctionandinstrumentpanel.Theactualtestresultsshowthatthemulti-functionvirtualinstrumentperfectfunctiontfriendlyinterface>easyoperation.Keywords：virtualinstrument；S()PCsystem；LabWindows/CVT»FPGAjNiosII第34卷第6期2011年6月0引言随着信息技术和电子技术的飞速发展，测倉仪器已经成为科学研究和工业生产中不可缺少的T•具之一,传统仪器无法适应现代仪器中多个物理就的测址以及存在仪器利用率低和碇件冗余等问题•因此美国国家仪器公司首先提出了“软件就是仪器”的虚拟仪器思想〔阂O虚拟仪器(virtualinstrument)是利用计算机和测疑专用硬件相配合，完成数据采集、分析、处理和显示以及存储的1种仪器.在1个通用的平台上实现诸如示波器、信号发生仪、频谱仪等多种功能。采用模拟+数字+软件方式的虚拟仪器相对于传统仪器有着成本低廉、模块性强、扩展性强、分析处理手段丰富等优点5】以UbWindows/CVI为开发平台，在FPGA中嵌入NiosII软核构成SOPC系统，结合模拟信号处理电路•设计1种具有双通道示波器、信号发生器、频率待性测试仪等多种功能的虎拟仪器，构成多参数测量分析平台，以其取代传统单一功能仪器。1系统硬件组成1.1系统总体设计系统总体方框图如图1所示。整个系统构成包桔3个主要部分:PC部分、下位机主控板、信号调理板。系统的基本丁作原理是上位机软件通过USB总线与下位机主控板进行通信,下传控制命令『下位机主控板解析上位机的命令并控制信号调理板丁•作，控制A/D转换模块对输入信号采样或控制D/A模块输出信号，使之能够采集或输出所要求的模拟侑号。1-2主控板设计数字主控板包括主控芯片FPGA(内部嵌入NiosII)、Niosn内存SDRAM.FLASH存储器、USB接口、高速数据缓冲SRAM、扩展接口以及电源等，结构图如图2所示。*基金项目：湖南省教育厅科学研究项目＜100)924)•73•选用CY7C68001芯片构建系统USB接口•用来连接PC与SOPC主控板。它集成有USB2.0收发器(物理层)、USB2.0串行接口引華SIE(链路层、实现底层通佰协议)、4KB的FIFO,大部分的USB协议操作由片上的串行接口处理器(SIE)完成•可加快程序开发过程。USB的应用层协议由SOPC编程实现⑼。主控板中的SRAM芯片•用干采集数据的高速缓存,61LV16256是1款高速的静态随机存储器，它有256K字节的存储空间，读写速度为10ns。扩展接口，可以方便地与模拟调理板进行连接,并且能够灵活定义，从而方便连接其他调理电路。1.3模拟借号调理板设计模拟调理板中模拟信号输入采样通道由程控衰减器、程控增益放大器和双通道A/D转换器构成•用来实现双通道数字示波器、幅频特性测试、频谱特性分析、信号幅值测鼠等功能。模拟信号输出通道由奇速D/A、程控增益放大器...