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LXI并行A/D模块研制

作　者: 甘恒通
导　师: 付平
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: LXI 同步触发并行数据采集
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 26次
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内容摘要

LXI作为一种较新的测试总线技术一经推出就得到了众多企业和研究机构的关注,经过几年时间的发展已经初具规模。数据采集是组建自动测试系统的关键模块,因此研制LXI并行A/D模块具有很高的理论和应用价值。本课题采用ARM处理器结合嵌入式Linux操作系统作为LXI接口的控制平台,充分利用了该平台丰富的软硬件资源,使得开发仪器端的应用程序变得简单快捷。硬件设计上采用内部集成了8通道并行工作的单片A/D转换芯片,其在满足设计指标要求的同时简化了硬件电路的设计,控制A/D转换的FPGA内部逻辑设计采用Avalon总线结构,使得设计的逻辑具有模块化的优点,提高了设计的重用性。对于LXI A类仪器需要实现的硬件线触发和IEEE1588同步触发,本文对相关的概念和原理进行详细的阐述,并详细介绍了相应的同步触发逻辑设计。根据模块的功能和LXI规范要求,开发了相应的运行于ARM端的命令解析服务器程序和运行于PC端的IVI-COM驱动程序、仪器网页界面。IVI-COM驱动程序中包含了仪器控制接口和同步触发配置接口。最后,本文对研制出的模块进行了测试并对测试结果进行了分析,为了保证模块的精度,设计了本模块的自动校准系统,根据校准模型设计的自动校准程序能够快速地对并行A/D模块进行校准,经过校准后的仪器的精度得到了很大的提升;在此基础上,完成了仪器的误差分析和不确定度计算。实际测试结果表明,LXI并行A/D模块达到了设计指标的要求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-14
  1.1 研究的目的和意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-13
    1.2.1 仪器总线的发展概况  9-10
    1.2.2 LXI 总线技术  10-12
    1.2.3 并行采集技术  12-13
  1.3 主要研究内容  13
  1.4 论文结构  13-14
第2章 LXI 并行 A/D 模块总体设计方案  14-27
  2.1 模块的设计要求  14
  2.2 总体设计方案  14-16
  2.3 硬件设计方案  16-24
    2.3.1 LXI 接口设计方案  17
    2.3.2 触发系统方案  17-24
  2.4 软件设计方案  24-26
    2.4.1 ARM 端服务器程序  24-25
    2.4.2 IVI-COM 驱动程序  25-26
    2.4.3 WEB 界面开发  26
  2.5 本章总结  26-27
第3章 LXI 并行 A/D 模块硬件电路设计  27-42
  3.1 LXI 接口设计  27-29
    3.1.1 IEEE1588 硬件实现  28-29
    3.1.2 LXI 硬件线触发  29
  3.2 同步触发逻辑设计  29-33
    3.2.1 等待逻辑设计  31-32
    3.2.2 触发逻辑设计  32-33
    3.2.3 事件逻辑设计  33
  3.3 并行采集模块功能电路设计  33-37
    3.3.1 并行 A/D 转换芯片的选取  33-36
    3.3.2 信号调理电路  36-37
  3.4 数据采集 FPGA 逻辑设计  37-41
  3.5 本章小结  41-42
第4章 LXI 并行 A/D 模块软件设计  42-59
  4.1 ARM 服务器程序  42-48
    4.1.1 基于 SOCKET 的服务器模型  42-44
    4.1.2 服务器功能的实现  44-48
  4.2 IVI-COM 驱动程序设计  48-55
    4.2.1 IVI-COM 驱动程序结构  48-49
    4.2.2 关键方法和特性的实现  49-51
    4.2.3 同步触发接口  51-53
    4.2.4 IVI-COM 驱动程序的验证  53-55
  4.3 基于 Java Applet 的 Web 控制界面的实现  55-58
  4.4 本章小结  58-59
第5章 LXI 并行 A/D 模块校准与误差分析  59-66
  5.1 测试结果与分析  59-61
  5.2 自动校准  61-64
    5.2.1 自动校准系统设计  61-62
    5.2.2 校准原理与算法  62-63
    5.2.3 校准结果  63-64
  5.3 误差与不确定度分析  64-65
  5.4 本章小结  65-66
结论  66-67
参考文献  67-70
致谢  70

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