時域反射儀的硬件設(shè)計與實現(xiàn)----關(guān)鍵電路設(shè)計（三）

本系統(tǒng)的存儲深度為3K，對應(yīng)了10個波形顯示區(qū)，即實際波形顯示范圍只占到總共采集到的波形的十分之一。圖4-31為預(yù)觸發(fā)設(shè)計結(jié)構(gòu)圖。

從預(yù)觸發(fā)電路結(jié)構(gòu)圖中可以看出，整個電路主要包括四個部分：觸發(fā)信號輸入、RAM地址計數(shù)、預(yù)觸發(fā)計數(shù)、后觸發(fā)計數(shù)。在觸發(fā)源選擇由一個二選一選擇器，可以選擇內(nèi)部脈沖信號觸發(fā)。當用內(nèi)部產(chǎn)生的脈沖信號作為觸發(fā)信號時，在FPGA內(nèi)部己經(jīng)啟動了脈沖時域測量信號產(chǎn)生模塊，因此選擇了直接用脈沖信號上升沿作為觸發(fā)信息。在這里并沒有采用從通道進來的脈沖信號，是因為從通道進來的脈沖信號并不是周期信號，同時在通道上還有反射回的脈沖信號，如果前一次觸發(fā)是發(fā)射脈沖，下一次觸發(fā)有可能不是發(fā)射脈沖，而有可能是反射脈沖，則顯示出來的信號就有可能不正確，無法正常觀察脈沖信號，因此只有采用內(nèi)部觸發(fā)，且在此狀態(tài)下只有一種觸發(fā)信號，即發(fā)射脈沖信號，不會出現(xiàn)觸發(fā)不正確的情況。當然采用觸發(fā)釋抑的方式也可以解決上述問題，這樣的話就可以選擇通道脈沖信號來觸發(fā)，但是需要設(shè)計額外的數(shù)字電路，因此在這里沒有采用。

預(yù)觸發(fā)電路的工作順序大體上分為四個步驟，首先由ARM對模塊進行初始化，則所有的計數(shù)器清零。預(yù)觸發(fā)計數(shù)器和RAM地址計數(shù)器同時開始計數(shù)，計數(shù)時鐘與時基相對應(yīng)。當預(yù)觸發(fā)計數(shù)器達到設(shè)定值(1K)以后，產(chǎn)生一個高電平信號，該高電平信號作為觸發(fā)使能信號，而在此之前觸發(fā)信號被屏蔽掉的。如果觸發(fā)使能以后還沒有來觸發(fā)脈沖信號，RAM地址計數(shù)器仍然保持計數(shù)狀態(tài)。直到有觸發(fā)脈沖到來，后觸發(fā)計數(shù)器開始計數(shù)，而RAM地址計數(shù)器仍然保持計數(shù)狀態(tài)，后觸發(fā)計數(shù)器的計數(shù)值大小(2K)等于存儲深度(3K)減去預(yù)觸發(fā)計數(shù)值大小，當后觸發(fā)計數(shù)器計數(shù)達到設(shè)定計數(shù)值(2K)以后，就會產(chǎn)生一個高電平，將計數(shù)時鐘改為由ARM來提供，當ARM檢測到該高電平以后，就會通過軟件來發(fā)時鐘，使RAM地址計數(shù)器重復(fù)計數(shù)，每發(fā)送一個時鐘，ARM就會從RAM中讀取一個數(shù)據(jù)，直到發(fā)送3K個時鐘后，將RAM中的所有數(shù)據(jù)讀出。預(yù)觸發(fā)電路的工作流程圖如圖4-32所示。

在觸發(fā)電路工作中有一個關(guān)鍵地方?jīng)Q定了預(yù)觸發(fā)的實現(xiàn)，那就是一直處于工作狀態(tài)下的RAM地址計數(shù)器，從模塊初始化以后，RAM地址計數(shù)器一直都處于計數(shù)狀態(tài)，當觸發(fā)使能后，而又沒有觸發(fā)脈沖到來的時候，RAM地址計數(shù)器也保持計數(shù)狀態(tài);當后觸發(fā)計數(shù)結(jié)束以后，RAM計數(shù)才暫時停止，而整個模塊從開始計數(shù)到后觸發(fā)計數(shù)結(jié)束，RAM計數(shù)器的計數(shù)時鐘次數(shù)大于預(yù)觸發(fā)計數(shù)器和后觸發(fā)計數(shù)器之和(3K)，也就是說，在后觸發(fā)計數(shù)器停止之前，RAM計數(shù)器已經(jīng)計數(shù)滿，并又從0開始重新計數(shù)，直到后觸發(fā)計數(shù)器停止時它才停止。在這里RAM就類似于一個環(huán)狀的存儲器，其工作方式如圖4-33所示。

在上圖的a圖中表示的是預(yù)觸發(fā)初始化以后，RAM從1號地址開始將采集到的數(shù)據(jù)寫入RAM即從A點開始寫數(shù)據(jù)，寫滿IK數(shù)據(jù)以后，觸發(fā)使能打開，RAM到達B點。B圖表示觸發(fā)使能以后，仍觸發(fā)信號，則繼續(xù)將數(shù)據(jù)寫入RAM內(nèi)，直到C點，此時觸發(fā)信號到來。c圖表示觸發(fā)信號到來以后，RAM被繼續(xù)寫入數(shù)據(jù)，當RAM計數(shù)器計到3K點后，回到了A點，而此時后觸發(fā)計數(shù)器還沒有停止，因此RAM計數(shù)器從0開始繼續(xù)計數(shù)，直到到達D點，此時后觸發(fā)器計數(shù)停止，RAM計數(shù)器也停止。也就