時(shí)域反射儀的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)----關(guān)鍵電路設(shè)計(jì)（三）

本系統(tǒng)的存儲(chǔ)深度為3K，對(duì)應(yīng)了10個(gè)波形顯示區(qū)，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(yù)觸發(fā)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖。

從預(yù)觸發(fā)電路結(jié)構(gòu)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(hào)輸入、RAM地址計(jì)數(shù)、預(yù)觸發(fā)計(jì)數(shù)、后觸發(fā)計(jì)數(shù)。在觸發(fā)源選擇由一個(gè)二選一選擇器，可以選擇內(nèi)部脈沖信號(hào)觸發(fā)。當(dāng)用內(nèi)部產(chǎn)生的脈沖信號(hào)作為觸發(fā)信號(hào)時(shí)，在FPGA內(nèi)部己經(jīng)啟動(dòng)了脈沖時(shí)域測(cè)量信號(hào)產(chǎn)生模塊，因此選擇了直接用脈沖信號(hào)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(hào)，是因?yàn)閺耐ǖ肋M(jìn)來(lái)的脈沖信號(hào)并不是周期信號(hào)，同時(shí)在通道上還有反射回的脈沖信號(hào)，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(hào)就有可能不正確，無(wú)法正常觀察脈沖信號(hào)，因此只有采用內(nèi)部觸發(fā)，且在此狀態(tài)下只有一種觸發(fā)信號(hào)，即發(fā)射脈沖信號(hào)，不會(huì)出現(xiàn)觸發(fā)不正確的情況。當(dāng)然采用觸發(fā)釋抑的方式也可以解決上述問(wèn)題，這樣的話就可以選擇通道脈沖信號(hào)來(lái)觸發(fā)，但是需要設(shè)計(jì)額外的數(shù)字電路，因此在這里沒(méi)有采用。

預(yù)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(duì)模塊進(jìn)行初始化，則所有的計(jì)數(shù)器清零。預(yù)觸發(fā)計(jì)數(shù)器和RAM地址計(jì)數(shù)器同時(shí)開(kāi)始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)時(shí)鐘與時(shí)基相對(duì)應(yīng)。當(dāng)預(yù)觸發(fā)計(jì)數(shù)器達(dá)到設(shè)定值(1K)以后，產(chǎn)生一個(gè)高電平信號(hào)，該高電平信號(hào)作為觸發(fā)使能信號(hào)，而在此之前觸發(fā)信號(hào)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(hào)，RAM地址計(jì)數(shù)器仍然保持計(jì)數(shù)狀態(tài)。直到有觸發(fā)脈沖到來(lái)，后觸發(fā)計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，而RAM地址計(jì)數(shù)器仍然保持計(jì)數(shù)狀態(tài)，后觸發(fā)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值大小(2K)等于存儲(chǔ)深度(3K)減去預(yù)觸發(fā)計(jì)數(shù)值大小，當(dāng)后觸發(fā)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)達(dá)到設(shè)定計(jì)數(shù)值(2K)以后，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高電平，將計(jì)數(shù)時(shí)鐘改為由ARM來(lái)提供，當(dāng)ARM檢測(cè)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(jì)數(shù)器重復(fù)計(jì)數(shù)，每發(fā)送一個(gè)時(shí)鐘，ARM就會(huì)從RAM中讀取一個(gè)數(shù)據(jù)，直到發(fā)送3K個(gè)時(shí)鐘后，將RAM中的所有數(shù)據(jù)讀出。預(yù)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(yù)觸發(fā)的實(shí)現(xiàn)，那就是一直處于工作狀態(tài)下的RAM地址計(jì)數(shù)器，從模塊初始化以后，RAM地址計(jì)數(shù)器一直都處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，當(dāng)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(jì)數(shù)器也保持計(jì)數(shù)狀態(tài);當(dāng)后觸發(fā)計(jì)數(shù)結(jié)束以后，RAM計(jì)數(shù)才暫時(shí)停止，而整個(gè)模塊從開(kāi)始計(jì)數(shù)到后觸發(fā)計(jì)數(shù)結(jié)束，RAM計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)時(shí)鐘次數(shù)大于預(yù)觸發(fā)計(jì)數(shù)器和后觸發(fā)計(jì)數(shù)器之和(3K)，也就是說(shuō)，在后觸發(fā)計(jì)數(shù)器停止之前，RAM計(jì)數(shù)器已經(jīng)計(jì)數(shù)滿，并又從0開(kāi)始重新計(jì)數(shù)，直到后觸發(fā)計(jì)數(shù)器停止時(shí)它才停止。在這里RAM就類似于一個(gè)環(huán)狀的存儲(chǔ)器，其工作方式如圖4-33所示。

在上圖的a圖中表示的是預(yù)觸發(fā)初始化以后，RAM從1號(hào)地址開(kāi)始將采集到的數(shù)據(jù)寫入RAM即從A點(diǎn)開(kāi)始寫數(shù)據(jù)，寫滿IK數(shù)據(jù)以后，觸發(fā)使能打開(kāi)，RAM到達(dá)B點(diǎn)。B圖表示觸發(fā)使能以后，仍觸發(fā)信號(hào)，則繼續(xù)將數(shù)據(jù)寫入RAM內(nèi)，直到C點(diǎn)，此時(shí)觸發(fā)信號(hào)到來(lái)。c圖表示觸發(fā)信號(hào)到來(lái)以后，RAM被繼續(xù)寫入數(shù)據(jù)，當(dāng)RAM計(jì)數(shù)器計(jì)到3K點(diǎn)后，回到了A點(diǎn)，而此時(shí)后觸發(fā)計(jì)數(shù)器還沒(méi)有停止，因此RAM計(jì)數(shù)器從0開(kāi)始繼續(xù)計(jì)數(shù)，直到到達(dá)D點(diǎn)，此時(shí)后觸發(fā)器計(jì)數(shù)停止，RAM計(jì)數(shù)器也停止。也就