CN110096094B - 一种任意波形发生器*** - Google Patents

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Abstract

一种任意波形发生器***，包括波形数据存储器、高速DA转换器、中央处理器（CPU），所述波形数据存储器连接高速DA转换器，波形数据存储器还分别经数据总线、地址总线、控制总线与中央处理器连接，地址总线上设有地址总线驱动器，所述波形数据存储器还经计数总线驱动器连接可进行时钟输入的计数器，计数总线驱动器经非门连接地址总线驱动器，所述中央处理器读写控制连接计数总线驱动器、地址总线驱动器。该发生器的最大优越性就在于在高速DA转换器读取波形数据时不需要中央处理器参与，因而可以用低速的中央处理器写入到波形数据存储器，然后用高速的外部时钟输出波形，提高波形的输出频率。

Description

一种任意波形发生器***
技术领域
本发明涉及一种任意波形发生器***。
背景技术
在信号测试领域，常常需要产生特定波形信号用于项目测试，传统的信号发生器通常只有正弦波、方波、三角波等少量的通用波形，特殊用途的信号发生器可以产生特定的信号波形，且传统的信号发生器在DA转换时，数据提取速率受中央处理器运行速率的限制，无法输出高于中央处理器时钟的DA转换速率波形的缺点。而需要其他特定的波形就比较困难了，如何利用低速的中央处理器产生高速（高频）的波形信号是一件有意义的工作。
发明内容
本发明其目的就在于提供一种任意波形发生器***，克服了传统DA转换时，数据提取速率受中央处理器运行速率的限制，无法输出高于中央处理器时钟的DA转换速率波形的缺点。
为实现上述目的而采取的技术方案是，一种任意波形发生器***，包括波形数据存储器、高速DA转换器、中央处理器，所述波形数据存储器连接高速DA转换器，波形数据存储器还分别经数据总线、地址总线、控制总线与中央处理器连接，地址总线上设有地址总线驱动器，所述波形数据存储器还经计数总线驱动器连接可进行时钟输入的计数器，计数总线驱动器经非门连接地址总线驱动器，所述中央处理器读写控制连接计数总线驱动器、地址总线驱动器。
所述波形数据存储器采用的是IS61LV25616，包含256K的存储单元，具有高速的数据存储功能。
所述计数器接入高频时钟信号作用于计数器产生编码信号，作为读取波形数据存储器的地址；在读取波形数据存储器的数据时，与计数器相接的计数总线驱动器切换到编码信号产生的地址信号，实现对其的高速寻址从而读取数据；由于时钟驱动读取波形数据不需要中央处理器参与，当输入时钟很高时，可获得很高的波形输出频率。
所述地址总线驱动器、计数总线驱动器均采用74LVC245总线驱动器，地址总线驱动器的A端接中央处理器的地址总线，计数总线驱动器的A端接计数器的编码输出端，B端均接波形数据存储器的地址线，采用非门将地址总线驱动器、计数总线驱动器的使能端相连，故地址总线驱动器、计数总线驱动器的使能端总是相反，有效地的避免了写数据和读数据时产生地址冲突问题；若任意波形数据单元数超过256个，可扩展更多的74LVC245来扩展地址数。
高速DA转换器采用的是DAC904E并行DA转换模块，DA转换时钟可同时采用外接入的高频时钟，保持读取与转换同步。
有益效果
与现有技术相比本发明具有以下优点。
本发明的优点是，在DA转换读取波形数据时不需要中央处理器参与，因而可以用低速的中央处理器写入波形数据到波形数据存储器，然后用高速的外部时钟输出波形，提高波形的输出频率。
附图说明
以下结合附图对本发明作进一步详述。
图1为本发明的***框图；
图2为本发明的电路PCB制板模型图；
图3为本发明对存储器读写的时序图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步的说明。
一种任意波形发生器***，包括中央处理器1、波形数据存储器2、高速DA转换器3，如图1-图3所示，所述波形数据存储器2连接高速DA转换器3，波形数据存储器2还分别经数据总线4、地址总线5、控制总线6与中央处理器1连接，地址总线5上设有地址总线驱动器9，所述波形数据存储器2还经计数总线驱动器8连接可进行时钟输入的计数器7，计数总线驱动器8经非门10连接地址总线驱动器9，所述中央处理器1读写控制连接计数总线驱动器8、地址总线驱动器9。
所述波形数据存储器2采用的是IS61LV25616，包含256K的存储单元，具有高速的数据存储功能。
所述计数器7接入高频时钟信号作用于计数器产生编码信号，作为读取波形数据存储器2的地址；在读取波形数据存储器2的数据时，与计数器7相接的计数总线驱动器8切换到编码信号产生的地址信号，实现对其的高速寻址从而读取数据；由于时钟驱动读取波形数据不需要中央处理器1参与，当输入时钟很高时，可获得很高的波形输出频率。
所述地址总线驱动器9、计数总线驱动器8均采用74LVC245总线驱动器，地址总线驱动器9的A端接中央处理器1的地址总线5，计数总线驱动器8的A端接计数器7的编码输出端，B端均接波形数据存储器2的地址线，采用非门10将地址总线驱动器9、计数总线驱动器8的使能端相连，故地址总线驱动器8、计数总线驱动器8的使能端总是相反，有效地的避免了写数据和读数据时产生地址冲突问题；若任意波形数据单元数超过256个，可扩展更多的74LVC245来扩展地址数。
所述高速DA转换器3采用的是DAC904E并行DA转换模块，DA转换时钟可同时采用外接入的高频时钟，保持读取与转换同步。
本发明解决了传统DA转换时，数据提取速率受中央处理器1运行速率的限制，无法输出高于中央处理器时钟的DA转换速率波形的缺点，其最大的优越性就在于在DA转换读取波形数据时不需要中央处理器1参与，因而可以用低速的中央处理器1写入波形数据到波形数据存储器2，然后用高速的外部时钟输出波形，提高波形的输出频率。而实现本发明的技术方案是，包括：（1）波形数据存储器2采用的是IS61LV25616，具有256k的16位数据存储单元，含18位地址线， 16位数据线，以及若干控制线，指令周期极短，数据转换速率快，而且数据写入和读取方式较为简便，便于控制；（2）高速DA转换器3采用的是基于DAC904E的14位DA转换模块，在外接时钟的作用下，数据通过并行方式传送至DA转换器模块，数据在时钟脉冲的上升沿开始转换，其转换频率最高可达到160MHz；（3）为了使转换频率不受中央处理器1速度的影响，本模块采用计数器7对输入时钟计数产生地址，进行寻址操作，可有效地提升数据读取速率；（4）为避免在读数据和写数据时地址线发生冲突，采用地址总线驱动器9、计数总线驱动器8切换，使中央处理器1提供的地址信息和计数器7产生的地址信息相互隔离，避免发生冲突。
如图1所示，本发明***包含对波形数据存储器2的写操作部分，首先通过控制总线6将波形数据存储器2设置成可写模式，然后设置地址总线驱动器9为中央处理器1端有效，通过中央处理器1提供的地址对波形数据存储器2的存储单元进行寻址操作，逐个将波形数据写入波形数据存储器2，写操作的时序如图3所示。
如图1所示，本发明***还包含对波形数据存储器2的读操作部分，首先通过控制总线6将波形数据存储器2设置成可读模式，然后设置计数总线驱动器8为计数器7端有效，通过计数器7提供的地址对波形数据存储器2的存储单元进行寻址操作，多片计数器级联可构成更高进制的计数器7，在外接时钟的作用下产生二进制编码作为地址信息对波形数据存储器2进行寻址操作，每当寻址后，相应存储单元内部的数据就将通过并行数据线被输送到高速DA转换器3，同样在外接时钟作用下完成DA转换，读操作的时序如图3所示。

Claims (4)

1.一种任意波形发生器***，包括中央处理器(1)、波形数据存储器(2)、高速DA转换器(3)，其特征在于，所述波形数据存储器(2)连接高速DA转换器(3)，波形数据存储器(2)还分别经数据总线(4)、地址总线(5)、控制总线(6)与中央处理器(1)连接，地址总线(5)上设有地址总线驱动器(9)，所述波形数据存储器(2)还经计数总线驱动器(8)连接可进行时钟输入的计数器(7)，计数总线驱动器(8)经非门(10)连接地址总线驱动器(9)，所述中央处理器(1)读写控制连接计数总线驱动器(8)、地址总线驱动器(9)；所述计数器(7)接入高频时钟信号作用于计数器产生编码信号，作为读取波形数据存储器(2)的地址；在读取波形数据存储器(2)的数据时，与计数器(7)相接的计数总线驱动器(8)切换到编码信号产生的地址信号，实现对其的高速寻址从而读取数据；由于时钟驱动读取波形数据不需要中央处理器(1)参与，当输入时钟很高时，可获得很高的波形输出频率。
2.根据权利要求1所述的一种任意波形发生器***，其特征在于，所述波形数据存储器(2)采用的是IS61LV25616，包含256K的存储单元，具有高速的数据存储功能。
3.根据权利要求1所述的一种任意波形发生器***，其特征在于，所述地址总线驱动器(9)、计数总线驱动器(8)均采用74LVC245总线驱动器，地址总线驱动器(9)的A端接中央处理器(1)的地址总线(5)，计数总线驱动器(8)的A端接计数器(7)的编码输出端，B端均接波形数据存储器(2)的地址线，采用非门(10)将地址总线驱动器(9)、计数总线驱动器(8)的使能端相连，故地址总线驱动器(9)、计数总线驱动器(8)的使能端总是相反，有效地的避免了写数据和读数据时产生地址冲突问题；若任意波形数据单元数超过256个，可扩展更多的74LVC245来扩展地址数。
4.根据权利要求1所述的一种任意波形发生器***，其特征在于，所述高速DA转换器(3)采用的是DAC904E并行DA转换模块，DA转换时钟可同时采用外接入的高频时钟，保持读取与转换同步。
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