基于OMAP-L138的數(shù)字示波器硬件設(shè)計(jì)

　　4.OMAP-L138與DDR2的接口電路設(shè)計(jì)

　　OMAP- L138內(nèi)部集成的DDR2/Mobile DDR控制器可外接工作頻率150MHz的DDR2 SDRAM或者工作頻率133MHz的Mobile DDR。本設(shè)計(jì)采用DDR2 SDRAM作為系統(tǒng)后級(jí)波形數(shù)據(jù)緩存器。較之SDRAM，DDR2 SDRAM不僅讀寫速度可大幅提高，存儲(chǔ)容量更是得到極大擴(kuò)展,示波器因而能夠存儲(chǔ)更多波形數(shù)據(jù)并觀察到更多的波形細(xì)節(jié)，提高示波器對(duì)復(fù)雜信號(hào)和瞬態(tài)信號(hào)的捕獲概率。本設(shè)計(jì)的DDR2 SDRAM選用鎂光公司的DDR2 800內(nèi)存顆粒，型號(hào)為MT47H64M16，容量為1Gbit，核心工作電壓為1.8V，核心工作頻率為400MHz，由于OMAP-L138內(nèi)部的 DDR2控制器最高工作頻率為150MHz，所以此系統(tǒng)中DDR2需要降頻使用。OMAP-L138與DDR2的接口連接示意圖如圖3所示：

　　圖3 OMAP-L38與DDR2的接口連接示意圖

　　DDR2 的信號(hào)線包括時(shí)鐘、數(shù)據(jù)和命令三部分。本設(shè)計(jì)由DDR2控制器提供差分時(shí)鐘CLK+和CLK-給DDR2,，差分時(shí)鐘之間并接一個(gè)100Ω的匹配電阻，用以消除時(shí)鐘的毛刺并限制驅(qū)動(dòng)電流;數(shù)據(jù)部分主要完成數(shù)據(jù)傳輸工作，包括數(shù)據(jù)線DQ[15:0]、數(shù)據(jù)同步信號(hào)DQS(本設(shè)計(jì)LDQS對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)線低八位，UDQS對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)線高八位)、數(shù)據(jù)信號(hào)屏蔽線DM(在突發(fā)寫傳輸時(shí)屏蔽不存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，LDM對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)位低八位DQ[7:0]，UDM對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)線高八位 DQ[15:8])，本設(shè)計(jì)在DQS信號(hào)和DM信號(hào)上串接一個(gè)22Ω的電阻，起抗干擾和濾波作用，提高信號(hào)質(zhì)量;命令部分包括行地址選通信號(hào)RASn、列地址選通信號(hào)CASn、寫使能信號(hào)WEn、片選信號(hào)CSn、時(shí)鐘使能信號(hào)CKE以及芯片內(nèi)部終端電阻使能ODT，主要完成尋址、組成各種控制命令以及內(nèi)存初始化工作。本設(shè)計(jì)由于DDR2控制器內(nèi)沒有終端電阻，因此將DDR2 SDRAM的ODT信號(hào)直接接地使DDR2芯片內(nèi)的終端電阻無效。

　　DDR2的讀、寫時(shí)序圖分別見圖4和圖5：

　　圖4 DDR2的讀數(shù)據(jù)時(shí)序圖

　　圖5 DDR2的寫數(shù)據(jù)時(shí)序圖

　　5.以太網(wǎng)的接口電路設(shè)計(jì)

　　用示波器測(cè)量電信號(hào)時(shí)，信息和測(cè)量結(jié)果便捷的保存和共享變得日益重要。若數(shù)字示波器提供以太網(wǎng)接口，開發(fā)人員就可以方便地將測(cè)量數(shù)據(jù)和結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)共享，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)試;也可以將波形數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)上傳到PC機(jī)上，在PC機(jī)上實(shí)現(xiàn)波形數(shù)據(jù)的處理、分析和顯示。

　　OMAP-L138內(nèi)部集成的以太網(wǎng)控制器(EMAC)支持IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)，支持10Base-T和100Base-T兩種以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，有全雙工和半雙工兩種工作模式可供選擇，提供了MII和RMII兩種以太網(wǎng)接口。

　　選用LAN8710以太網(wǎng)收發(fā)器，該以太網(wǎng)收發(fā)器提供MII和RMII兩種以太網(wǎng)接口。本設(shè)計(jì)采用MII接口實(shí)現(xiàn)LAN8710與EMAC的互聯(lián)。MII接口包括一個(gè)數(shù)據(jù)接口，一個(gè)MAC和PHY之間的管理接口。數(shù)據(jù)接口包括分別用于發(fā)送器和接收器的兩條獨(dú)立信道。每條信道有4根數(shù)據(jù)線、時(shí)鐘和控制信號(hào)，其中管理接口是雙信號(hào)接口：一個(gè)是時(shí)鐘信號(hào)，另一個(gè)是數(shù)據(jù)信號(hào)。通過管理接口，上層能監(jiān)視和控制PHY。管理接口的時(shí)鐘MDC由EMAC提供，最高可達(dá) 8.3MHz;數(shù)據(jù)信號(hào)MDIO是雙向接口，與MDC同步，控制收發(fā)器并從收發(fā)器收集狀態(tài)信息?？墒占男畔ㄦ溄訝顟B(tài)、傳輸速度與選擇、斷電、低功率休眠狀態(tài)、TX/RX模式選擇、自動(dòng)協(xié)商控制、環(huán)回模式控制等。

　　以太網(wǎng)接口連接示意圖如圖6所示：

　　圖6 以太網(wǎng)接口連接示意圖

　　本設(shè)計(jì)采用外接25M有源晶振為以太網(wǎng)收發(fā)器提供時(shí)鐘輸入，當(dāng)配置為100Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率時(shí)，LAN8710提供給EMAC 25MHz的發(fā)送時(shí)鐘TXCLK和接收時(shí)鐘RXCLK;當(dāng)配置為10Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率時(shí)，25MHz時(shí)鐘輸入經(jīng)LAN8710內(nèi)部PLL分頻 10倍后得到2.5MHz的收、發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)鐘送給EMAC。發(fā)送數(shù)據(jù)總線TXD[3:0]和接收數(shù)據(jù)總線RXD[3:0]分別在發(fā)送時(shí)鐘TXCLK和接收時(shí)鐘RXCLK的上升沿被觸發(fā)。當(dāng)選擇半雙工工作模式時(shí)，網(wǎng)絡(luò)沖突監(jiān)測(cè)信號(hào)COL若檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送沖突，該信號(hào)會(huì)自動(dòng)置位報(bào)警。載波感應(yīng)信號(hào)CRS 在網(wǎng)絡(luò)處于繁忙狀態(tài)時(shí)，會(huì)自動(dòng)置位并告知EMAC。若在接收的幀中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，接收數(shù)據(jù)錯(cuò)誤標(biāo)志信號(hào)RXERR會(huì)置位，并持續(xù)一個(gè)或幾個(gè)RXCLK時(shí)鐘周期。

　　6.結(jié)論

　　本設(shè)計(jì)有以下優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)處理與系統(tǒng)控制同步執(zhí)行;微處理器內(nèi)部存儲(chǔ)資源豐富，且采用二級(jí)緩存結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)響應(yīng)速度快;外設(shè)資源豐富，提供了如USB接口、RS232接口和以太網(wǎng)接口等與PC機(jī)互聯(lián)的接口，方便示波器上采集到的波形數(shù)據(jù)在PC機(jī)上實(shí)時(shí)處理和在線調(diào)試;外部存儲(chǔ)器資源豐富，采用1Gbit 容量的DDR2 SDRAM作后級(jí)波形數(shù)據(jù)緩存區(qū)和顯示數(shù)據(jù)緩存區(qū)，能夠存儲(chǔ)更多波形數(shù)據(jù)，觀察到更多波形細(xì)節(jié)。由此可見，采用該示波器系統(tǒng)可大幅提高數(shù)字示波器的數(shù)據(jù)處理能力和波形捕獲率，整機(jī)的響應(yīng)速度也將上一個(gè)臺(tái)階。