時(shí)域反射儀的硬件設計與實(shí)現----關(guān)鍵電路設計（三）

本系統的存儲深度為3K，對應了10個(gè)波形顯示區，即實(shí)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為預觸發(fā)設計結構圖。

從預觸發(fā)電路結構圖中可以看出，整個(gè)電路主要包括四個(gè)部分：觸發(fā)信號輸入、RAM地址計數、預觸發(fā)計數、后觸發(fā)計數。在觸發(fā)源選擇由一個(gè)二選一選擇器，可以選擇內部脈沖信號觸發(fā)。當用內部產(chǎn)生的脈沖信號作為觸發(fā)信號時(shí)，在FPGA內部己經(jīng)啟動(dòng)了脈沖時(shí)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(méi)有采用從通道進(jìn)來(lái)的脈沖信號，是因為從通道進(jìn)來(lái)的脈沖信號并不是周期信號，同時(shí)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(lái)的信號就有可能不正確，無(wú)法正常觀(guān)察脈沖信號，因此只有采用內部觸發(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(huì )出現觸發(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(wèn)題，這樣的話(huà)就可以選擇通道脈沖信號來(lái)觸發(fā)，但是需要設計額外的數字電路，因此在這里沒(méi)有采用。

預觸發(fā)電路的工作順序大體上分為四個(gè)步驟，首先由ARM對模塊進(jìn)行初始化，則所有的計數器清零。預觸發(fā)計數器和RAM地址計數器同時(shí)開(kāi)始計數，計數時(shí)鐘與時(shí)基相對應。當預觸發(fā)計數器達到設定值(1K)以后，產(chǎn)生一個(gè)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(méi)有來(lái)觸發(fā)脈沖信號，RAM地址計數器仍然保持計數狀態(tài)。直到有觸發(fā)脈沖到來(lái)，后觸發(fā)計數器開(kāi)始計數，而RAM地址計數器仍然保持計數狀態(tài)，后觸發(fā)計數器的計數值大小(2K)等于存儲深度(3K)減去預觸發(fā)計數值大小，當后觸發(fā)計數器計數達到設定計數值(2K)以后，就會(huì )產(chǎn)生一個(gè)高電平，將計數時(shí)鐘改為由ARM來(lái)提供，當ARM檢測到該高電平以后，就會(huì )通過(guò)軟件來(lái)發(fā)時(shí)鐘，使RAM地址計數器重復計數，每發(fā)送一個(gè)時(shí)鐘，ARM就會(huì )從RAM中讀取一個(gè)數據，直到發(fā)送3K個(gè)時(shí)鐘后，將RAM中的所有數據讀出。預觸發(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(gè)關(guān)鍵地方?jīng)Q定了預觸發(fā)的實(shí)現，那就是一直處于工作狀態(tài)下的RAM地址計數器，從模塊初始化以后，RAM地址計數器一直都處于計數狀態(tài)，當觸發(fā)使能后，而又沒(méi)有觸發(fā)脈沖到來(lái)的時(shí)候，RAM地址計數器也保持計數狀態(tài);當后觸發(fā)計數結束以后，RAM計數才暫時(shí)停止，而整個(gè)模塊從開(kāi)始計數到后觸發(fā)計數結束，RAM計數器的計數時(shí)鐘次數大于預觸發(fā)計數器和后觸發(fā)計數器之和(3K)，也就是說(shuō)，在后觸發(fā)計數器停止之前，RAM計數器已經(jīng)計數滿(mǎn)，并又從0開(kāi)始重新計數，直到后觸發(fā)計數器停止時(shí)它才停止。在這里RAM就類(lèi)似于一個(gè)環(huán)狀的存儲器，其工作方式如圖4-33所示。

在上圖的a圖中表示的是預觸發(fā)初始化以后，RAM從1號地址開(kāi)始將采集到的數據寫(xiě)入RAM即從A點(diǎn)開(kāi)始寫(xiě)數據，寫(xiě)滿(mǎn)IK數據以后，觸發(fā)使能打開(kāi)，RAM到達B點(diǎn)。B圖表示觸發(fā)使能以后，仍觸發(fā)信號，則繼續將數據寫(xiě)入RAM內，直到C點(diǎn)，此時(shí)觸發(fā)信號到來(lái)。c圖表示觸發(fā)信號到來(lái)以后，RAM被繼續寫(xiě)入數據，當RAM計數器計到3K點(diǎn)后，回到了A點(diǎn)，而此時(shí)后觸發(fā)計數器還沒(méi)有停止，因此RAM計數器從0開(kāi)始繼續計數，直到到達D點(diǎn)，此時(shí)后觸發(fā)器計數停止，RAM計數器也停止。也就