一種可編輯碼元的方波發生裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及波形發生相關設備技術領域，具體涉及一種可編輯碼元的方波發生裝置，其能夠設定碼元以及碼速，可以調節波形峰峰值和直流偏置。
【背景技術】
[0002]—般來說，將能夠產生測試信號的儀器統稱為信號源，也稱為信號發生器。根據輸出波形的不同，信號發生器又可以大致分為正弦波信號發生器、矩形脈沖信號發生器、函數信號發生器和隨機信號發生器等四大類。信號波形發生器在國防、工業、教學等方面都有廣泛的應用。在市場上波形發生器種類繁多，其中國內的信號發生器成本低但性能不佳;國外設備性能較好，但價格十分昂貴。
[0003]目前市場中存在的方波信號發生器主要采用數字頻率合成(DDS)技術，頻率精度高，價格較高，能夠調節波形占空比，但在數字通信運用中有時需要輸出不同碼元的方波作為測試信號，此時市場上的方波信號發生器很難滿足用戶需求。同時，市場上的方波信號發生器一般擁有輸出通道數不多，通道間相互獨立，缺乏通道間協同輸出功能，當用戶需要較多通道實現相位協同輸出時，市場上的發生器就很不方便了。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的是為了克服市場上現有方波發生器無法設定任意碼元、用戶使用通道少、操作不便等不足而開發的一種體積小、價格低廉、使用方便的可編輯碼元的方波發生器。
[0005]實現本實用新型目的的具體技術方案是:
[0006]—種可編輯碼元的方波發生裝置，該發生裝置包括PC機及發生器，PC機與發生器連接，所述發生器包括保護外殼及設于保護外殼內的供電電源模塊、微處理器、波形發生模塊、波形調節模塊及波形輸出模塊，所述保護外殼上設有旋鈕、USB接口、電源供電接口和四路BNC接口，旋鈕與波形調節模塊相連，電源供電接口與供電電源模塊相連，USB接口與微處理器相連，波形輸出模塊與四路BNC接口連接;其中:
[0007]供電電源模塊分別與微處理器、波形發生模塊、波形調節模塊及波形輸出模塊連接，微處理器與波形發生模塊連接，波形發生模塊與波形調節模塊連接，波形調節模塊連接波形輸出模塊;所述PC機內設有碼元編輯模塊，實現碼元的編輯，并將所編輯的數據通過USB接口傳送給發生器。
[0008]所述微處理器采用ARM處理器，波形發生模塊采用FPGA可編程芯片，微處理器與波形發生模塊之間采用IIC接口進行連接;FPGA輸出采用LVDS差分信號輸出。
[0009]本實用新型旋鈕采用中間按鈕、外圍旋鈕形式設計，當按鈕按下后，旋鈕調節輸出波形峰峰值;當按鈕彈起時，旋鈕調節輸出波形的直流偏置。
[0010]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:
[0011 ]⑴、本實用新型結構簡單，成本低廉。
[0012]⑵、可以作為普通的方波發生器使用，也可以作為矩形脈沖信號發生器使用，而且可以獨立調節每路輸出波形的峰峰值和直流偏置。
[0013]⑶、操作方便，輸出波形的碼元和碼速通過碼元編輯模塊配置，可以實現四路獨立波形輸出，也可以配置成為四路波形協同同步輸出。操作簡單，并且隨著模塊更新，可以實現遠程操作以及多用戶共享等功能。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型結構不意圖；
[0015]圖2為本實用新型發生器內部結構框圖。
【具體實施方式】
[0016]參閱圖1-2，本實用新型裝置包括PC機11及發生器，PC機11與發生器連接，所述發生器包括保護外殼6及設于保護外殼6內的供電電源模塊3、微處理器4、波形發生模塊5、波形調節模塊7及波形輸出模塊10，所述保護外殼6上設有旋鈕8、USB接口 2、電源供電接口 1和四路BNC接口 9，旋鈕8與波形調節模塊7相連，電源供電接口 1與供電電源模塊3相連，USB接口 2與微處理器4相連，波形輸出模塊10與四路BNC接口 9連接;其中:
[0017]供電電源模塊3分別與微處理器4、波形發生模塊5、波形調節模塊7及波形輸出模塊10連接，微處理器4與波形發生模塊5連接，波形發生模塊5與波形調節模塊7連接，波形調節模塊7連接波形輸出模塊10;所述PC機內設有碼元編輯模塊，實現碼元的編輯，并將所編輯的數據通過USB接口 2傳送給發生器。
[0018]本實用新型所述微處理器4采用ARM處理器，波形發生模塊5采用FPGA可編程芯片，微處理器4與波形發生模塊5之間采用IIC接口進行連接;FPGA輸出采用LVDS差分信號輸出。
[0019]本實用新型旋鈕8采用中間按鈕、外圍旋鈕形式設計，當按鈕按下后，旋鈕調節輸出波形峰峰值;當按鈕彈起時，旋鈕調節輸出波形的直流偏置。
[0020]本實用新型是這樣工作的:
[0021]將PC機與發生器用USB連接，等待USB正常被識別，識別成功后，碼元編輯模塊通過USB發送握手信號，微處理器4接收到握手信號后，微處理器4發出連接請求，碼元編輯模塊收到連接請求后，創建連接，發生器上的指示燈常亮，表明USB連接成功;如果未能連接，碼元編輯模塊重新發送握手信號。
[0022]在碼元編輯模塊中，編輯碼元和碼元速率的具體步驟如下:
[0023]i)編輯碼元數據
[0024]設置32個碼元變量，變量依次擁有對應的編號，每個變量設定為0或者1，其中1對應方波的高電平，0對應方波的低電平;按照輸出波形的輸出形式，設定對應的碼元變量的值，并將結束數值指示最后一位碼元的編號;設置好后，將32個碼元變量和結束數值一并儲存；
[0025]? )編輯碼元速率
[0026]碼元速率值指的是方波每秒發送的碼元個數，數值設定范圍在0到108，將碼元速率的數值轉換為整數，存儲到碼元速率變量中；
[0027]iii)校驗數據并打包
[0028]將32個碼元變量、結束數值和碼速變量以及通道號進行CRC校驗，然后將它們和校驗值一起打包成為USB幀格式的數據。
[0029]USB幀格式的數據通過USB發送給微處理器4，微處理器4接收后返回接收成功命令，完成數據的接收。
[0030]微處理器4接收到USB數據幀后，提取出數據中的碼元數據、頻率數據和通道數據，根據這些數據索引出存儲在微處理器4內部存儲器中的控制信號，并將控制信號通過IIC接口傳送給波形發生模塊。
[0031]波形發生模塊5采用FPGA可編程邏輯芯片，實現接收微處理器4的控制信號并產生差分方波，內部實現具體步驟為:
[0032](1)、FPGA內部存儲有數據表和時鐘表，當FPGA接收到控制信號后，根據控制信號在數據表中索引出碼元數據、頻率值和通道號，然后根據頻率值在時鐘表中索引，得到的索引值作為分頻時鐘源；
[0033](2)、設定分頻時鐘源的值為M，頻率值為N，分頻比為P，其中P=M/N;得到分頻時鐘源后，先計算出P;若P為整數，則采取整數分頻法;若P為小數，則采用小數分頻法;通過分頻法得到頻率值為N的時鐘，最后結合通道號，在時鐘N的每個周期里，在對應FPGA管腳上以LVDS格式輸出一位碼元，從第一位碼元開始依次輸出到最后一位碼元，以此循環;至此FPGA上產生了差分方波。
[0034]差分方波輸出到波形調節模塊7中，波形調節模塊7采用高速模擬電路構成。包括LVDS轉換電路、放大電路、濾波電路、分壓電路和加法電路。實現將差分方波轉換為單端方波，并實現方波峰峰值與直流偏置可調節功能。具體實現步驟為:
[0035](1)、將差分方波轉化為單端方波，采用高速模擬電路構成的LVDS轉化電路，將差分方波轉化為單端TTL電平方波。
[0036](2)、調節方波峰峰值功能通過分壓電路實現。先將單端方波通過放大電路，使方波高電平電壓值到芯片正電源大小，然后通過濾波電路，濾除波形上的干擾信號，最后通過分壓電路，將峰峰值按比例縮小，其中分壓電路的分壓比通過外部旋鈕控制分壓電阻值實現，從而實現峰峰值連續可調。
[0037 ] ( 3 )、調節方波的直流偏置功能通過加法電路實現。將調節峰峰值后的方波與直流電壓通過加法電路，實現直流偏置耦合到方波上，其中耦合上的直流電壓的數值可以通過外部旋鈕控制直流電阻接入大小實現。
[0038]波形輸出模塊10由電阻網絡構成，實現阻抗匹配，提升帶負載能力，防止由于阻抗不匹配造成波形失真。
[0039]最后將方波通過BNC接口輸出到裝置外部。
【主權項】
1.一種可編輯碼元的方波發生裝置，其特征在于:該裝置包括PC機(11)及發生器，PC機(11)與發生器連接，所述發生器包括保護外殼(6)及設于保護外殼(6)內的供電電源模塊(3)、微處理器(4)、波形發生模塊(5)、波形調節模塊(7)及波形輸出模塊(10)，所述保護外殼(6)上設有旋鈕(8)、USB接口(2)、電源供電接口(1)和四路BNC接口(9)，旋鈕(8)與波形調節模塊(7)相連，電源供電接口(1)與供電電源模塊(3)相連，USB接口(2)與微處理器(4)相連，波形輸出模塊(10 )與四路BNC接口( 9 )連接；其中:供電電源模塊(3 )分別與微處理器(4)、波形發生模塊(5)、波形調節模塊(7)及波形輸出模塊(10)連接;微處理器(4)與波形發生模塊(5)連接，波形發生模塊(5)與波形調節模塊(7)連接，波形調節模塊(7)連接波形輸出模塊(10);所述PC機內設有碼元編輯模塊，實現碼元的編輯，并將所編輯的數據通過USB接口(2)傳送給發生器。2.根據權利要求1所述的方波發生裝置，其特征在于:所示微處理器(4)采用ARM處理器，波形發生模塊(5)采用FPGA可編程芯片，微處理器(4)與波形發生模塊(5)之間采用IIC接口進行連接;FPGA輸出采用LVDS差分信號輸出。3.根據權利要求1所述的方波發生裝置，其特征在于:旋鈕(8)采用中間按鈕、外圍旋鈕形式設計，當按鈕按下后，旋鈕調節輸出波形峰峰值；當按鈕彈起時，旋鈕調節輸出波形的直流偏置。
【專利摘要】本實用新型公開了一種可編輯碼元的方波發生裝置，該裝置包括PC機、發生器，PC機與發生器連接，所述發生器包括供電電源、微處理器、波形發生模塊、波形調節模塊、波形輸出模塊及保護外殼。發生器采用通用USB接口；波形調節模塊采用旋鈕設計，方便連續調節波形幅度和直流偏置；供電模塊負責供電；波形輸出模塊采用通用BNC接口，碼元編輯模塊設置在PC機中，可以編輯碼元數據和碼元速率，當設定好數據后，通過USB將數據傳送到發生器，發生器產生對應波形。本實用新型能夠同時產生四路獨立的方波輸出，并且每路輸出的峰值和直流偏置能夠單獨調節，具有結構簡單、便攜方便的優點，可以廣泛運用到工業測控、教學實驗等領域。
【IPC分類】G01R1/28
【公開號】CN205139190
【申請號】CN201520887963
【發明人】劉一清, 夏鄧偉
【申請人】華東師范大學
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年11月10日