一種數字示波器的微處理器硬件電路設計

　　以太網(wǎng)的接口電路設計

　　用示波器測量電信號時(shí)，信息和測量結果便捷的保存和共享變得日益重要。若數字示波器提供以太網(wǎng)接口，開(kāi)發(fā)人員就可以方便地將測量數據和結果通過(guò)網(wǎng)絡(luò )共享，實(shí)現遠程調試；也可以將波形數據通過(guò)網(wǎng)絡(luò )上傳到PC機上，在PC機上實(shí)現波形數據的處理、分析和顯示。

　　OMAP-L138內部集成的以太網(wǎng)控制器（EMAC）支持IEEE802.3標準，支持10Base-T和100Base-T兩種以太網(wǎng)標準，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。本設計采用MII接口實(shí)現LAN8710與EMAC的互聯(lián)。MII接口包括一個(gè)數據接口，一個(gè)MAC和PHY之間的管理接口。數據接口包括分別用于發(fā)送器和接收器的兩條獨立信道。每條信道有4根數據線(xiàn)、時(shí)鐘和控制信號，其中管理接口是雙信號接口：一個(gè)是時(shí)鐘信號，另一個(gè)是數據信號。通過(guò)管理接口，上層能監視和控制PHY。管理接口的時(shí)鐘MDC由EMAC提供，最高可達8.3MHz；數據信號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

　　本設計采用外接25M有源晶振為以太網(wǎng)收發(fā)器提供時(shí)鐘輸入，當配置為100Mbit/s的數據傳輸速率時(shí)，LAN8710提供給EMAC 25MHz的發(fā)送時(shí)鐘TXCLK和接收時(shí)鐘RXCLK；當配置為10Mbit/s的數據傳輸速率時(shí)，25MHz時(shí)鐘輸入經(jīng)LAN8710內部PLL分頻10倍后得到2.5MHz的收、發(fā)數據時(shí)鐘送給EMAC。發(fā)送數據總線(xiàn)TXD[3:0]和接收數據總線(xiàn)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)。當選擇半雙工工作模式時(shí)，網(wǎng)絡(luò )沖突監測信號COL若檢測到網(wǎng)絡(luò )出現數據發(fā)送沖突，該信號會(huì )自動(dòng)置位報警。載波感應信號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)現錯誤，接收數據錯誤標志信號RXERR會(huì )置位，并持續一個(gè)或幾個(gè)RXCLK時(shí)鐘周期。

　　結論

　　本設計有以下優(yōu)點(diǎn)：數據處理與系統控制同步執行；微處理器內部存儲資源豐富，且采用二級緩存結構，系統響應速度快；外設資源豐富，提供了如USB接口、RS232接口和以太網(wǎng)接口等與PC機互聯(lián)的接口，方便示波器上采集到的波形數據在PC機上實(shí)時(shí)處理和在線(xiàn)調試；外部存儲器資源豐富，采用1Gbit 容量的DDR2 SDRAM作后級波形數據緩存區和顯示數據緩存區，能夠存儲更多波形數據，觀(guān)察到更多波形細節。由此可見(jiàn)，采用該示波器系統可大幅提高數字示波器的數據處理能力和波形捕獲率，整機的響應速度也將上一個(gè)臺階。