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基于GPIB的AWG程控通信接口系统的设计与实现

作　者: 王倩
导　师: 赵孔新
学　校: 长春工业大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: GPIB控制器 CPLD 状态机 SCPI
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 34次
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内容摘要

随着电子技术的飞速发展,自动测试系统已经成为现代测试领域的一个非常重要的发展趋势,然而GPIB通用接口总线是各个测试仪器中常用的一种接口方式。通过这种接口方式实现的自动测试系统方便并且价格低廉,具有一定的优势。然而专用的GPIB接口芯片只有在国内少数公司内生产,价格非常昂贵,因此利用CPLD来实现GPIB接口功能具有很大的使用价值。本文主要是利用CPLD芯片为AWG(任意波形发生器)设计GPIB接口功能。首先介绍了基于CPLD的GPIB接口控制器的背景意义；其次简要阐述了GPIB接口控制器的特性和主要的设计方案。通过参考多个专用GPIB接口芯片的功能,择其优点设计并完成了ARM+CPLD+收发驱动芯片74ALS160/161模式下AWG的GPIB接口硬件系统的电路原理图设计、PCB绘制、加工、焊接和调试。实现了ARM2440作为控制核心的控制与数据收发等功能。根据设计的AWG需求,选择了AWG的GPIB接口的功能子集；采用模块化的设计思想,利用状态机的方法设计完成了GPIB接口需要的功能子集和寄存器模块的描述；通过Synplify软件对各个模块进行综合；用Modelsim软件对模块进行功能仿真和时序仿真；最后采用类似画电路图的方法把生成的各个模块符号搭接在一起,完成整个系统芯片的设计,并通过JTAGF载工具下载到CPLD上进行系统的调试；编写了ARM与CPLD相互通信的C语言程序,利用ARM与CPLD进行通信,经过处理通过驱动收发芯片74ALS160/161传输到GPIB母线,实现多机通信。本文对SCPI命令进行了简单的介绍,通过GPIB-USB转换器将GPIB控制器与PC机连接起来,通过在PC机上发送SCPI命令来控制仪器的听、讲、查询等功能；简要阐述了如何对整个设计的硬件调试和软件调试；本论文最后对基于CPLD的GPIB控制器的设计进行了总结。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-6
第1章绪论  6-9
  1.1 GPIB简介  6
  1.2 任意波形发生器的发展现状及趋势  6-7
  1.3 本论文主要内容  7
  1.4 本论文的主要骨架  7-9
第2章基于CPLD的GPIB控制器的整体设计思想  9-18
  2.1 GPIB总线的介绍  9-12
  2.2 GPIB总线的主要特性  12-14
  2.3 GPIB接口芯片设计方案  14-16
  2.4 GPIB控制器的主要部分硬件设计  16-18
第3章 GPIB接口功能模块的总体设计  18-39
  3.1 状态机的简介  18
  3.2 GPIB接口功能的设计  18-37
    3.2.1 受方挂钩(AH)功能  18-23
    3.2.2 源方挂钩(SH)功能  23-25
    3.2.3 听者(L)功能  25-27
    3.2.4 讲者(T)功能  27-30
    3.2.5 服务请求(SR)功能  30-32
    3.2.6 远控/本控(RL)功能  32-34
    3.2.7 器件触发(DT)功能  34-36
    3.2.8 器件清除(DC)功能  36-37
  3.3 GPIB接口顶层模块的实现  37-39
第4章 GPIB控制器数据通道的设计与实现  39-50
  4.1 GPIB控制器内部寄存器的设计  39-45
    4.1.1 中断屏蔽寄存器0(IMR0)和中断状态寄存器0(ISR0)  39-40
    4.1.2 中断屏蔽寄存器1(IMR1)和中断状态寄存器1(ISR1)  40-41
    4.1.3 中断屏蔽寄存器2(IMR2)和中断状态寄存器2(IRS2)  41
    4.1.4 地址状态寄存器(ADSR)  41-42
    4.1.5 总线状态寄存器(BSR)  42
    4.1.6 地址寄存器(ADR)  42
    4.1.7 辅助命令寄存器(AUXCR)  42-43
    4.1.8 串行查询寄存器(SPMS)  43
    4.1.9 数据输入寄存器(DIR)  43-44
    4.1.10 命令/数据输出寄存器(CDOR)  44-45
  4.2 GPIB控制器译码电路的设计  45-50
    4.2.1 地址译码器  45-47
    4.2.2 多线消息译码器  47-48
    4.2.3 辅助命令译码器  48-50
第5章 GPIB接口的控制与调试  50-55
  5.1 SCPI语言的简介  50
  5.2 SCPI控制命令  50-52
    5.2.1 SCPI仪器模型  50-51
    5.2.2 SCPI命令树  51-52
  5.3 CPLD资源分配  52-53
  5.4 系统的调试心得  53-55
结论  55-56
致谢  56-57
参考文献  57-59
附录一  59-60
附录二  60-61
附录三  61-62
附录四  62-63
作者简介  63
攻读硕士学位期间研究成果  63-64

基于GPIB的AWG程控通信接口系统的设计与实现

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