河南科技大学毕业设计(论文) 人机交互界面控制 生成波形 采集数据 串口发送 波形数据 D/A转换 串口接收 图2-4 方案一流程图
方案二：
用LabVIEW软件为开发平台，在LabVIEW程序中把各个波形的波形参数（频率，频段，峰峰值）发送到串口上，FPGA通过RS-232接受波形指令，波形参数在FPGA中处理后运用DDS技术产生波形经过一D/A转换后在示波器上显示结果。
此方案通过串口发送的是波形指令。设计思想如图2-5。
人机交互界面控制 波形指令 串口发送 波形指令 D/A转换 DDS合成 串口接收
图2-5 方案二流程图
方案一发送的是波形数据，根据设计要求生成的最高频率为2Mhz，当2Mhz时最少需要采样四个点，每个点都是8Bit，因此需要最低的串口传送速率为64Mbit/s。优点是FPGA方面不需要太多的编程，只要一个串口接收模块即可；缺点是串口需要传输大量数据。
方案二发送的是波形指令，此方案不需要在 LabVIEW中采样产生波形数据，是把波形数据直接作成ROM表的形式，当把波形指令发送出来以后，FPGA根据波形参数通过DDS技术产生信号波形。优点是串口传输只需要发
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河南科技大学毕业设计(论文) 送很少数据；缺点是在FPGA里产生波形受ROM表里波形数据限制，易失真。
通过上述对两个方案的比较及RS-232串口传输最大速率（20Mbit/s）的限制，考虑到波形发生的实时性，本设计采用方案二。把LabVIEW与FPGA结合起来，以发送波形指令的方式控制产生波形信号。
§2.4 系统整体框图与设计思想
整个系统可以分为LabVIEW设计与FPGA设计两大部分，主要可以分为：虚拟界面，串口接收，串口发送，DDS合成，A/D转换，D/A转换
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。FPGA
上面有数字信号发生器，频率计，示波器，相应的PC机上面有数字信号发生器界面，示波器的界面，频率计的界面，本设计是通过PC机来控制FPGA。其工作原理是：当PC机主界面上任何按钮按下时，将控制信息发送到RS-232串口，FPGA上面通过对RS-232串口的接收来得到相应的控制信息，来确定是哪个模块工作，同时在PC界面上面出现相应模块的前面板，通过对其前面板的控制来实现相应模块的工作。其具体的设计流程是把每种器件的参数都设定为不同的数字如表2-1（信号发生器用0表示，频率计用1表示，示波器用2表示），将这一位数字按照一定的波特率发到串口，而且每当这一位数字有变化时就把新的数据发送到串口。
表2-1 器件选择编码表 器件类型 信号发生器 频率计 示波器 发送参数 0 1 2
如发送数据为0一位数字，就表示要工作的器件是信号发生器。之后用FPGA设计一串口接收模块，按照设定好的波特率及编码方式解码，得到控制命令，使相应的器件工作。
§2.4.1 系统框图
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河南科技大学毕业设计(论文) FPGA 函数信号发生器 PC 函数信号发生器界面 存储示波器 RS-232 简易频率计 简易频率计界面 控制模块 RS-232 存储示波器界面
图2-6 总系统框图
PC数字信号发生器界面§2.4.3 频率计设计思想
由于选择了上面的方案，即发送控制命令的形式来控制FPGA发送信存储示波器界面息大大降低了串口的发送负担，使得串口的发送速率能够满足设计要求达RS-232到实时性，具体的设计流程是把每个按键编码，其编码的规则如表2-4（高简易频率计界面8位用“10”表示，低八位用“00”表示，频率用‘0’表示，占空比用‘1’表示），一共有三个控制参数分别为发送低8位，发送高8位，发送频率，发送占空比，发送低8位的控制信息用1位表示，发送高8位的控制信息用1位表示，发送频率和占空比用一位表示，将上面的三位组合到一起组成一帧按照一定的波特率发到串口，而且每当这3位数字有变化时就把新的数据发送到串口。如发送数据为010三位数字，就表示要接收频率的低8位。之后用一串口接收模块，按照设定好的波特率及编码方式解码，得到的控制指令使其工作时发送相应的数字。
表2-4 发送指令编码表 名称 频率低8位 频率高8位 占空比低8位 占空比高8位
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发送参数 010 001 110 101 河南科技大学毕业设计(论文) §2.4.2 函数信号发生器设计思想
由于选择的是方案二即发送波形命令的形式来控制波形就大大降低了串口的发送负担，使得串口的发送速率能够满足设计要求达到实时性，具体的设计流程是把每种波形的参数都设定为不同的数字如表2-2（三角波用0表示，正弦波用1表示，方波用2表示），一共有四个波形参数分别为波形类型，频率系数（即在某个频段内的频率旋钮调节值），频段，峰峰值。
表2-2 波形类型编码表 波形类型 三角波 正弦波 方波 发送参数 0 1 2
表2-3 频段编码表 频段 2MHz 200KHz 20KHz 2KHz 200Hz 20Hz 2Hz 发送参数 0 1 2 3 4 5 6
波形类型由于有三种波形，其参数为0～2（十进制）占一位；频率系数由于在200K～2Mhz频段内步进为5Khz，因此可用0～359表示这频段内的360个不同频率，占三位。频段有七段分别为2Hz，20Hz，200Hz，2Khz，20Khz，200Khz，2Mhz.因此用0～6表示，占一位，如表2-3。峰峰值是以0.1V为步进的，而经测量D/A转换的最大峰峰值为8.5V，可用0～84表示这85个不同值，占2位。这四种参数加起来一共要发送7位的十进制数，把这些数字连接到一起组成一帧按照一定的波特率发到串口，而且每当这七位数字有变化时就把新的数据发送到串口。如发送数据为1234567七位
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河南科技大学毕业设计(论文) 数字，就表示要产生的波形为正弦波，频率系数为234，频段为5，峰峰值系数为67。之后用FPGA设计一串口接收模块，按照设定好的波特率及编码方式解码，得到的波形指令通过DDS技术产生数字波形，再经过一D/A转换发送到示波器上验证结果。
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