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基于FPGA的数字存储示波器的设计与实现的中期报告
一、选题背景与意义
数字示波器是现代电子测量技术中的重要仪器，其具有信号处理、测量分析、显示等功能，已成为工业自动化、通信、电子设备的重要测试工具。数字示波器所采集的数据通过储存、处理、分析可以得到一个更加细节化更为准确的分析过程和结果。随着科技领域的中兴起和时代发展，数字示波器依托先进的数字信号处理技术、硬件设计和现代计算机技术的高速发展和普及，越来越受到广大用户的青睐。
基于FPGA的数字存储示波器是一种新型示波器，其将FPGA技术与数字信号处理技术相结合，具有样本存储、突发记录、加突发数据查询等功能。本项目选题基于FPGA的数字存储示波器的设计与实现，旨在深入了解数字示波器的原理及实现方法，通过设计数字存储示波器，对FPGA技术和数字信号处理技术的应用进行探究和研究。
二、项目总体设计
数字示波器的主要功能包括：输入电信号的采样和调制，采样信号转换为数字数据，通过数字信号处理获取所需的信号特征，以及将这些数据保存到外部设备进行分析和处理。设计过程中，我们将采用以下系统架构。
FPGA采集电信号→数字信号处理器→存储器→显示器
三、主要设计内容
1.信号采集模块
信号采集模块主要包括：模拟信号采样模块、模数转换器和FPGA芯片等。模拟信号采集模块将人类可见的模拟信号通过一系列线路或板卡转为数字信号，数字信号包括数字量（例如0、1、2)、数字语音（例如wav格式的音乐文件），以及图像数据（例如图像文件，包括JPG、PNG格式）等类型。
2.数字信号处理模块
数字信号处理模块将采样获得的电信号进行解码与处理，其中解码是非常重要的一步。解码过程中需要根据采样的样本数来判断一个周期内的脉冲数，生成正弦波和余弦波等信号。在处理过程中，还可以进行自适应滤波器滤波，以及傅里叶变换，从而对信号进行处理，以获取所需的信号特征。
3.存储器模块
存储器模块主要负责存储采样的数据，并提供读写数据的接口。设计中采用存储器芯片和FPGA芯片进行数据存储，同时FPGA还需对数据进行压缩存储，并保证数据文件格式的完整性。
4.显示模块
显示模块主要通过显示器来展示信号采集的结果。设计中将使用CPU处理器和FPGA芯片来控制显示器，保证显示器可以正常显示数据文件。
四、预期目标与困难解决
1.目标
本项目的预期目标是设计出基于FPGA的数字存储示波器，并能通过对电信号进行采集、处理、存储和显示，获取所需的信号特征信息。同时，要保证数字存储示波器具有稳定性和可靠性，并可用于工业自动化、通信、电子设备等领域。
2.困难解决
在设计过程中，遇到的最大困难是如何实现对信号特征的处理，因为该处理需要在FPGA芯片内完成，并且需要对芯片进行优化处理，以保证数据精度。要解决这个问题，需要深入研究数字信号处理技术，并针对FPGA芯片进行专门的分析和处理。
五、参考文献
1.李三光,吕小凤.数字存储示波器设计[J].吉林电子技术,2019,02:68-69.
2.蔡育德,徐彬.基于FPGA的数字存储示波器设计及应用[J].电视技术,2019,16:38-39.