之前一片文章介绍过《ThunderScope》开源示波器(快来看看用FPGA做的开源示波器),今天介绍另一个比之前功能更全的,基于FPGA做的开源示波器/逻辑分析仪/频谱仪/波形发生器/等等:
特征
ScopeFun是一款经济实惠、开源、一体化的仪器平台。它提供了以下工具:
- 示波器
- 频谱分析仪(FFT)
- 任意波形发生器
- 逻辑分析仪
- 数字模式发生器
- 采样速度快、内存大、噪声低
主要硬件规格为:
- 两个模拟示波器通道(10 位)
- 每秒 5 亿个样本 (MSPS) 实时采样率(单通道)/250 MSPS(双通道)
- 每秒 2.0 千兆样本 (GSPS) 等效时间采样 (ETS) 速率
- 内存缓冲区每个通道 1.28 亿个样本
- 两个模拟发生器(200 MSPS,12 位)
- 12 个数字通道(用于逻辑分析仪和数字模式发生器)
- USB 3.0接口(FX3)
开源链接
特点和规格
硬件围绕 Xilinx Artix-7-35 FPGA 构建,板载 RAM (512 MB DDR3 SDRAM)。所有硬件设置均通过软件 GUI 进行控制。通过 Cypress 的 FX3 USB 3.1 Gen1 芯片提供 USB 连接。硬件采用 USB 供电,无需额外电源。
示波器
两个模拟通道可用作示波器输入。两个示波器通道均受高达 +/- 50 V 的过压保护。通过 GUI 对输入耦合进行选择(DC、AC、GND)。输入信号通过模拟前端进行缓冲,进行阻抗、电平(增益)和偏移调整。每个模拟通道均通过 10 位模数转换器 (ADC) 以 250 Msps 的速率进行采样。两个 ADC 可以配置为交错模式进行采样,就可以提供 500 Msps的单通道采样速度 。数字样本由 FPGA 处理,FPGA 还包含触发逻辑。当满足触发条件时,样本将传输到板载 DDR3 SDRAM,该内存提供每通道 128 M样本的缓冲区长度。硬件还支持等效时间采样 (ETS)。为此,在 FPGA LUT 延迟线内对模拟触发信号进行采样,以确定触发事件相对于 ADC 采样时钟的准确时间。这为重复信号提供了 2 GSps的采样速度。
任意波形发生器
有两个发生器输出,可产生高达4 Vpp的电压。两个 AWG 通道均具有短路和过压 (+/- 25 V) 保护。发生器通道具有50 欧姆输出阻抗,允许连接到各种设备。用户可以通过程序 GUI 选择波形形状、频率、电平和偏移,设置会立即反映在 FPGA 控制寄存器中。数字样本在 FPGA 内部以每通道 200 Msps 的速度生成,并传输到数模转换器 (DAC)。简单的信号来自计数器。正弦波输出是借助 CORDIC 算法生成的,可提供任意频率输出。用户还可以提供自定义波形采样数据并将其上传到FPGA内部存储器(BRAM)。
数字 GPIO(逻辑分析仪/数字模式生成器)
12 位数字接口以250 Mhz采样,逻辑上分为两个 6 位通道组。每个通道组可以独立选择作为输入(逻辑分析仪)或输出(数字模式发生器)。数字接口电压可在 1.25 V 至 3.3 V 范围内调节,但输入也设计为接受 5 V。选定的接口电压也可在专用输出引脚上使用,并可用作电源。
总结
通过上面的介绍,可以看出ScopeFun整体比ThunderScope功能强大,除了单通道示波器采样率较低外,其他功能都是前者不能比拟的,而且ScopeFun模拟部分的电路非常值得学习。对于想复刻的朋友来说,ScopeFun有自己的官网和论坛,官网上的导航标签非常清晰,就是按照我们需要DIY的顺序排列的,有什么问题也可以去论坛进行交流。
原文:OpenFPGA
作者:碎碎思
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