SDS1000X-E —— SIGLENT基于ZYNQ平台的新一代入门级示波器

）之间采用高速AXI总线互连，可以有效地解决二者间数据传输的带宽瓶颈问题，大大提高数据吞吐率，降低示波器的死区时间。Zynq-7000中采用的4个AXI-HP端口，每个端口支持最大64-bit位宽，最高250 MHz时钟频率；同时读、写通道分开，可执行全双工操作；PS和PL之间属于点到点传输，不存在与其它设备的总线竞争。使用单个HP端口传输数据，其吞吐率都可以轻易达到双向各1 GB/s的速度，4个端口总共可达到的读、写速率一共超过8 GB/s，远远大于本地总线的传输速率。

图 5 Zynq SoC中处理器与可编程逻辑的互连

数字信号处理

SDS1000X-E中配备了很多实用性高、性能强大的数字信号处理功能，如支持1 M点运算的FFT、增强分辨率（Eres）、14 M 全采样点的串行协议解码、14 M 全采样点的多种测量以及数学运算等，大大提高了入门级数字示波器的数字信号处理能力。

Zynq-7000丰富的硬件资源，为SDS1000X-E的数字信号处理功能提供了强大的支撑。SDS1000X-E中采用的XC7Z020 SoC芯片，PS部分具有双核ARM Cortex-A9处理器，最高主频为866 MHz， 并行协处理器NEON可以在软件层面执行数字信号处理；PL部分具有220个DSP Slice和4.9 Mb Block RAM；加上PS和PL之间数据接口极高的吞吐率，使得我们可以灵活地为不同的数字信号处理配置不同的硬件资源。

运算指令复杂、适合软件实现的功能，可以在PS侧实现，如信号上升沿的测量；需要使用大量乘累加运算，对硬件资源依赖度较高的功能，可以在PL侧实现，如示波器中常用的插值滤波。

有些复杂的功能，则可以利用PS和PL间的高数据带宽进行协同处理，例如FFT运算，在PL侧利用丰富的DSP Slice和Block RAM资源构建协处理器对基本FFT运算进行硬件加速，PS侧则实现复杂的窗函数计算、绘图、UI等操作。基于这种协同处理的架构，SDS1000X-E上的FFT支持高达1M 点的FFT，在获得极高的频谱分辨率的同时，还能大大加快频谱的刷新速度。图 6显示了在SDS1000X-E上分别进行16 k点和1 M点FFT的频谱分辨率对比。此例中我们给示波器输入了一个双音信号，其频率为100 MHz和100.05 MHz，从16 k点FFT获得的频谱图中我们无法分辨如此靠近的两个正弦信号，信号被作为一个频率显示出来；而1 M点FFT的频谱图有着明显更细致的频谱以及信号处理增益，从水平100倍展开的图中可以看出，两个相距50 kHz的正弦型号能够被很好地区分开。

图 6 1M点FFT获得极高的频谱分辨率

类似的，在SDS1000X-E还有诸多这种PS和PL间相互协同处理而获得的高性能数字信号处理。例如，SDS1000X-E可以对14 M 全采样点进行多种测量和串行协议解码，而这是在许多中、高端示波器中都做不到的。图 7中，上方两图为某主流中端示波器对10 ns上升沿的测量结果，下方两图为SDS1000X-E对相同信号的测量结果。可以看到，在小时基下，二者的测量结果都较为精确，与实际上升时间相差不大，但在大时基下，右上图显示该示波器在100 us/div下只能显示"《 48ns"的测量结果，注意此时它的原始采样率仍然有

1 GSa/s，这说明此时它的测量对象并不是原始波形数据，而是经过压缩后映射到屏幕上的数据。右下图显示SDS1000X-E在1 ms/div的时基下的测量结果，注意此时的采样率同样为1 GSa/s，但显示的测量精度仍然达到了1 ns，能够较为真实地反映信号的参数。

SDS1000X-E基于全采样点的数字信号处理以及高达14 M点的存储深度，允许用户在大时基下观察信号整体的同时，仍然能获得细节上的处理结果；同时由于其基于Zynq架构的处理方式，使得信号处理的性能和速度达到最优，具备更好的实时性和灵活性。

图 7 压缩点测量与全采样点测量精度对比

关于SDS1000X-E

SIGLENT SDS1000X-E 系列超级荧光示波器，拥有70M、100MHz和200MHz 带宽机型， 采样率1 GSa/s， 标配存储深度达14 Mpts，最常用功能都采用人性化的一键式设计；采用SPO 技术，具有优异的信号保真度：底噪低于业内同类产品，最小量程只有500 μV /div; 创新的数字触发系统，触发灵敏度高，触发抖动小；波形捕获率高达400，000 帧/秒（Sequence 模式），具有256 级辉度等级及色温显示；支持丰富的智能触发、串行总线触发和解码；支持历史模式（History）、顺序模式 （Sequence）和增强分辨率模式（Eres）；具备丰富的测量和数学运算功能；1M 点FFT 可以得到非常细致的频率分辨率；14M 全采样点的测量保证了测量精度和采样精度相同，毫无失真；是一款高性能经济型通用示波器。

关于Zynq-7000

Xilinx Zynq®-7000 全可编程 SoC