多种波形发生器设计.doc

基于EPP工作模式下的任意波形发生器的设计
摘要:本文介绍一种基于微机打印口EPP工作模式下的任意波形发生器。它采用复杂可编程逻辑件、高速D/A转换和可编程平滑滤波等技术设计完成,具有软件设置信号频率、波形和输出电平的功能,操作简单,使用方便,有较强的实用价值。
关键词:任意波形发生器;EPP工作模式;平滑滤波器
1 引言
任意波形发生器(Arbitrary Waveform Generator,AWG)是随着众多领域对于复杂的、可由用户定义的测试波形的需要而形成和发展起来的,它的主要特点是可以产生任何一种特殊波形,输出信号的频率、电平以及平滑低通滤波的截至频率也可以作到程序设置,因此在机械性能分析、雷达和导航、自动测试系统等方面得到广泛的应用。而对AWG的控制、数据传输、输出信号的频率和电平设置都可以通过微机打印口在EPP(增强并行接口)工作模式下设计完成。这样不仅具有设计简单,占用微机资源较少的优点,而且操作简单,使用方便,易于硬件升级。
2 总体框图及设计原理
所设计的AWG可以产生多种任意波形模拟信号,包括正弦波、方波、三角波、梯形波、抛物线波、SINC波和伪随机信号等。信号的产生采用直接数字合成的设计思想,所不同的是DDS产生的信号是固化在 ROM中的正弦波,通过波形查询表和数模转换器产生不同频率的正弦波,而AWG中存储波形的存储器是可以随机写入的,这样才可以真正产生任意波形。此外,AWG的工作方式可以分为连续方式和突发方式。连续工作方式是指存储在存储器中的数据在时钟的作用下连续不断的送给数模转换器,以获得周期的模拟信号;突发工作方式则是在特定的触发条件下,信号只输出一次。触发条件包括软件内部触发和外部触发,外部触发又包括外部触发信号的上升沿、下降沿、正电平和负电平触发等。AWG的总体设计框图如图1所示。
AWG的设计可以分为两部分:EPP接口电路和波形产生电路。EPP接口电路是软件控制程序和波形产生电路的数据传输通道。它采用ALTERA公司的复杂可编程逻辑器件EPM7128设计完成,负责并口和波形存储器之间的缓冲隔离、总线收发控制和地址产生。波形产生电路主要任务是在EPP接口电路控制下产生任意波形信号。来自并口的波形数据通过EPP写操作顺序写入波形存储器。波形数据存储完后,由软件决定采用何种触发条件和工作方式,进而产生相应的控制信号。时钟产生电路产生频率可控的时钟信号,作为波形存储器、地址发生器以及数模转换器的时钟。在控制信号的控制下,地址发生器产生地址,读出和地址相对应的波形点数据送高速数模转换器产生模拟信号,最后对该模拟信号进行平滑滤波后输出符合用户需要的波形。
3 主要硬件电路设计 EPP接口电路
计算机并行口的工作方式可设置为SPP、 EPP和 ECP三种工作方式。EPP是一种与 SPP兼容且能完成双向数据传输的外围接口模式。EPP最高传输速率可以达到2MBPS,并可双向工作,接近于PC机ISA总线的数据传输率。它提供四种数据传输周期:数据写周期、数据读周期、地址写周期及地址读周期,数据读写和地址读写在微机中所占用的地址不同。数据读写产生 DATASTB信号,地址读写产生 ADDRSTB信号。例如,数据写的工作过程为(1)WRITE信号保持低电平,若WAIT信号为低,数据选通信号DATASTB有效(低电平