USB示波器性能分析及其開發(fā)實(shí)現(xiàn)

USB示波器，簡單的說就是基于USB接口的高性能虛擬示波器，所以USB示波器也是數(shù)字示波器的一種，是利用計(jì)算機(jī)來顯示示波器的界面、計(jì)算機(jī)的強(qiáng)度的數(shù)字計(jì)算和處理能力，將一些硬件設(shè)備或者儀器采集過來的信號，通過數(shù)字接口也就是USB接口來進(jìn)行信號的傳說給計(jì)算機(jī)，除了可以實(shí)現(xiàn)一般示波器的功能之外，還可以實(shí)現(xiàn)更多的功能。下面，我們來分析一下這種USB示波器的性能以及USB示波器的開發(fā)實(shí)現(xiàn)方案。

USB示波器簡介，它有什么性能?

隨著示波器技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，信號的檢測和分析的精度要求越來越高，一般的示波器相對笨重使用不方便而且精度不高，而現(xiàn)代計(jì)算機(jī)一般都具有使用靈活，方便的usb接口，因而這種基于USB接口的高性能虛擬示波器就出現(xiàn)在廣大測量行業(yè)中。

USB示波器中，適配器是USB示波器的核心，主要是進(jìn)行信號的測量，PC機(jī)將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析和數(shù)據(jù)用電腦的顯示器來顯示。適配器的組成是由前置放大器與衰減器、A/D變換器，USB界面等，被測量的信號其實(shí)是在適配器里進(jìn)行初步的處理，通過USB接口將數(shù)據(jù)傳送至PC，PC上運(yùn)行的相關(guān)軟件處理和分析所收到的數(shù)據(jù)，然後將結(jié)果顯示在電腦屏幕上。PC機(jī)顯示的示波器的外觀和一般的示波器大同小異，所有面板操作上與一般的示波器毫無分別，在PC機(jī)上面則是通過圖形化的界面以及相關(guān)的按鈕來實(shí)現(xiàn)，用鼠標(biāo)控制即可。，PC機(jī)的大顯示器可以在顯示的信號波形上由完善的圖形用戶界面補(bǔ)足，同時(shí)由于PC機(jī)的介入，示波器的測量精度也就提高了，因?yàn)槌蔀樾乱淮静ㄆ鞯闹髁髦弧?/p>

一般的USB示波器都會具有以下的一些性能特點(diǎn)：

(1)一機(jī)多用，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字存儲示波器，波形記錄儀，波形發(fā)生器，頻譜分析儀，聲學(xué)分析圖示儀，頻率計(jì)數(shù)學(xué)相關(guān)圖示儀和電壓電流表等功能。

(2)記錄存儲和回放功能，可以記錄當(dāng)前一屏，也可以記錄全程波形。

(3)多種記錄存儲方案，數(shù)據(jù)可以導(dǎo)入WORD，EXCEL，NOTEPAD，方便形成報(bào)表和利用EXCEL強(qiáng)大的圖表功能進(jìn)一步分析。

(4)流線型設(shè)計(jì),體積小巧, USB2.0接口,免電源,與臺式示波器類似界面,易于上手.

(5)高刷新率, 高采樣率,可以實(shí)時(shí)采樣，PASS/FAIL Check 功能,適于工程應(yīng)用.

(6)一臺電腦可同時(shí)連多臺示波器,輕松擴(kuò)展通道數(shù).

(7)系統(tǒng)在線自動校準(zhǔn)功能,保證系統(tǒng)精準(zhǔn)，可以在線打印，硬件拷貝等功能;

(8)即插即用，自動搜索和識別儀器，顯示儀器細(xì)分型號。

USB示波器繼承一般的示波器的優(yōu)勢，并具有友好的人機(jī)界面，易于操作使用。USB示波器的性能需要根據(jù)不同的信號來看它具體的性能以及可以測量的精度等，感興趣的朋友可以多瀏覽一些相關(guān)的文章來學(xué)習(xí)，當(dāng)然最好的學(xué)習(xí)和掌握方法是通過動手來實(shí)現(xiàn)的，有可以使用數(shù)字示波器的環(huán)境的朋友也可以自己去測試下。

關(guān)于USB示波器如何開發(fā)實(shí)現(xiàn)，首先得說一下USB總線接口。usb總線是intel，ibm，nec，微軟等7家著名公司提出的新一代總線技術(shù)，支持熱插拔技術(shù)，給使用者以極大的方便，通過usb集線器也可以擴(kuò)充設(shè)備(可達(dá)127個(gè))，通過電纜連接到計(jì)算機(jī)，采集卡靠近測試對象提高了電磁兼容性，在標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議usb1.1中，umb總線的傳輸速率可達(dá)1.5-12mb/s，而在規(guī)范usb2.0中，速率則可達(dá)360mb/s，這樣的速率足以滿足絕大多數(shù)測量場合對數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?/p>

(1)USB示波器的硬件設(shè)計(jì)就是要完成虛擬示波器的usb物理設(shè)備的設(shè)計(jì)，即usb接口和usb功能設(shè)備，包括號調(diào)理部分，a/d轉(zhuǎn)換模塊，邏輯控制模塊，usb接口模塊。USB示波器的硬件部分完全采用模塊化設(shè)計(jì)方案，使各部分硬件相對緊湊，最終縮小了采集，而且a/d轉(zhuǎn)換模塊不在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，可以有效地避免高頻電磁干擾對計(jì)算機(jī)的影響，也減輕了計(jì)算機(jī)的負(fù)擔(dān)，使計(jì)算機(jī)可穩(wěn)定、高效的運(yùn)行。

1)usb接口模塊是這個(gè)系統(tǒng)通訊的關(guān)鍵，模塊需要完成上位機(jī)和a/d轉(zhuǎn)換模塊的通訊，需要將上位機(jī)的指令送到邏輯控制器，還需將轉(zhuǎn)換結(jié)果送入上位機(jī)。

2)邏輯控制模塊是整個(gè)設(shè)備控制的核心，其主要是負(fù)責(zé)解釋和控制執(zhí)行主機(jī)軟件系統(tǒng)的控制命令和要求，完成設(shè)備狀態(tài)設(shè)置和控制設(shè)備完成激勵信號的發(fā)出、響應(yīng)信號的采集等功能。

系統(tǒng)構(gòu)成

(2)USB示波器的軟件主要完成對虛擬示波器控制、顯示的設(shè)計(jì)，即對各個(gè)模塊的硬件控制，以及用戶界面的設(shè)計(jì)，虛擬示波器的整體軟件應(yīng)該采用分層機(jī)構(gòu)，整個(gè)控制軟件分為3層，底層物理設(shè)備的控制程序，usb設(shè)備在pc機(jī)上的驅(qū)動程序，上位pc機(jī)的人機(jī)界面軟件，控制軟件的分塊，分層設(shè)計(jì)使各層軟件相對獨(dú)立，只需考慮各層軟件的接口即可，這樣使軟件的設(shè)計(jì)、編寫較為簡單，運(yùn)行更為可靠，

軟件結(jié)構(gòu)

通過和實(shí)際示波器所測波形進(jìn)行比較，波形完全反應(yīng)了實(shí)際波形的情況，波形沒有失真，所測各項(xiàng)參數(shù)與實(shí)際示波器測得的數(shù)據(jù)相等，且具備了一般示波器所不具備的多通道同時(shí)采集、諧波分析的功能。這種USB示波器可以實(shí)現(xiàn)一器多用，出了一般示波器的功能還有其他功能來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，正因?yàn)槿绱瞬趴梢缘玫綇V大需要使用示波器的個(gè)人、單位、企業(yè)、高等院校的青睞。

測量應(yīng)用

USB示波器是數(shù)字示波器的一個(gè)最常見的應(yīng)用之一，通過USB傳輸，也不是串口、并口或者其他的傳說協(xié)議來傳說，因?yàn)榫哂幸粋€(gè)的通用性。但是示波器還是一個(gè)比較貴重的儀器，應(yīng)用的場合也非常多，作為電子工程師，特別是硬件工程師或者硬件測試類的工程師來說，學(xué)習(xí)和掌握示波器的使用是提高自身測試能力的方式。信號的采集和測試，信號的測量和傳輸，在現(xiàn)在的工業(yè)應(yīng)用上面，將是一個(gè)永久的話題。

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