一種數(shù)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，信息和測量結(jié)果便捷的保存和共享變得日益重要。若數(shù)字示波器提供以太網(wǎng)接口，開發(fā)人員就可以方便地將測量數(shù)據(jù)和結(jié)果通過網(wǎng)絡共享，實現(xiàn)遠程調(diào)試；也可以將波形數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡上傳到PC機上，在PC機上實現(xiàn)波形數(shù)據(jù)的處理、分析和顯示。

　　OMAP-L138內(nèi)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接口實現(xiàn)LAN8710與EMAC的互聯(lián)。MII接口包括一個數(shù)據(jù)接口，一個MAC和PHY之間的管理接口。數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)線、時鐘和控制信號，其中管理接口是雙信號接口：一個是時鐘信號，另一個是數(shù)據(jù)信號。通過管理接口，上層能監(jiān)視和控制PHY。管理接口的時鐘MDC由EMAC提供，最高可達8.3MHz；數(shù)據(jù)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。可收集的信息包括鏈接狀態(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)器提供時鐘輸入，當配置為100Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率時，LAN8710提供給EMAC 25MHz的發(fā)送時鐘TXCLK和接收時鐘RXCLK；當配置為10Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率時，25MHz時鐘輸入經(jīng)LAN8710內(nèi)部PLL分頻10倍后得到2.5MHz的收、發(fā)數(shù)據(jù)時鐘送給EMAC。發(fā)送數(shù)據(jù)總線TXD[3:0]和接收數(shù)據(jù)總線RXD[3:0]分別在發(fā)送時鐘TXCLK和接收時鐘RXCLK的上升沿被觸發(fā)。當選擇半雙工工作模式時，網(wǎng)絡沖突監(jiān)測信號COL若檢測到網(wǎng)絡出現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送沖突，該信號會自動置位報警。載波感應信號CRS在網(wǎng)絡處于繁忙狀態(tài)時，會自動置位并告知EMAC。若在接收的幀中發(fā)現(xiàn)錯誤，接收數(shù)據(jù)錯誤標志信號RXERR會置位，并持續(xù)一個或幾個RXCLK時鐘周期。

　　結(jié)論

　　本設計有以下優(yōu)點：數(shù)據(jù)處理與系統(tǒng)控制同步執(zhí)行；微處理器內(nèi)部存儲資源豐富，且采用二級緩存結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)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(shù)據(jù)在PC機上實時處理和在線調(diào)試；外部存儲器資源豐富，采用1Gbit 容量的DDR2 SDRAM作后級波形數(shù)據(jù)緩存區(qū)和顯示數(shù)據(jù)緩存區(qū)，能夠存儲更多波形數(shù)據(jù)，觀察到更多波形細節(jié)。由此可見，采用該示波器系統(tǒng)可大幅提高數(shù)字示波器的數(shù)據(jù)處理能力和波形捕獲率，整機的響應速度也將上一個臺階。