基于STM32的数字示波器设计与实现

2．4 A／D和FIFO电路
在数据采集电路设计中，选用BB公司的8位高速AD转换器ADS830E，最高采样频率为60 MSa／s，最低采样频率为10 kSa／s。8位转换精度的显示分辨率为256格，能够满足所选用分辨率为640*480的TFT显示模块。FIFO存储器采用IDT7204高速缓存，其缓存深度达1 024 K。FIFO存储器是一种双口的SRAM，没有地址线，随着写入或读取信号对数据地址指针进行递加或递减，来实现寻址。
2．5 时钟电路
时钟产生电路为AD转换器提供一系列的采样时钟信号，共有8种频率，分别对应着不同的水平扫速。时钟产生电路主要由高稳定度的温补晶振，分频器74LS390，多路选择器74F151以及分频器74F74触发器构成。基准时钟信号由一块60 MHz的温度补偿型有源晶体模块提供，输出的60 MHz信号经过分频器的多次分频得到8种不同的频率，然后送入多路选择器74F151。STM32通过对74F151的三根选通信号线进行控制来选择所需的采样频率。另外，中央控制器采用STM32处理器，主频设为80 MHz。显示器采用分辨率为640*480的TFT显示模块，与STM32之间采用SPI接口。与其它上位机通信采用RS232口。

3 系统软件设计
系统软件设计采用模块化设计方法，整个程序主要由初始化程序、人机交互菜单程序、键盘扫描程序、触发程序、显示程序和数据采集及频率控制程序组成。系统软件的流程图如图4所示。

4 实验测试
在实验室对研制的样品机进行了测试实验，图5和图6分别显示了频率为16．2 kHz和1 kHz的方波信号。由测试数据分析可得：垂直灵敏度满足要求，电压测量误差≤5％，输入端输入阻抗大于2 MΩ，实验结果达到了设计要求。

5 结束语
近年来，随着国内电子信息产业和电子技术的不断发展，催生了庞大的数字示波器市场需求。数字示波器在信号显示，处理以及带宽等方面比传统模拟示波器更有优势，因此数字示波器是今后示波器发展的重要方向。本文采用STM32高性能ARM处理器作为核心控制芯片，能够满足TFT彩色波形显示，数字插值算法处理等。通过采用高速AD和FIFO器件，实现了高采样率，宽频带的技术要求。实验室测试结果表明本文的设计是正确的，各项指标均达到设计要求。