一种任意波形发生器及波形播放方法技术

本申请提供了一种任意波形发生器及波形播放方法，任意波形发生器包括：基于FPGA内部时钟管理资源的时钟管理模块、基于FPGA内部逻辑单元的USB总线控制模块、播放模式控制模块和波形输出模块以及基于FPGA内部静态随机存储器的波形数据存储模块。在本申请中，在播放模式控制模块中集成多种播放模式和多种触发策略，充分利用任意波形发生器的某一块存储空间，节约出更多存储空间，以这种方式提升存储能力，并在此基础上，上位机通过下发模式选择指令、播放起始地址、触发策略指令及模式初始化参数，从播放模式控制模块集成的多种播放模式和多种触发策略中恰当选择波形播放方式和触发策略，播放周期更长的高采样率的波形。

An arbitrary waveform generator and waveform playback method

The invention provides an arbitrary waveform generator and waveform playback method, including arbitrary waveform generator based on FPGA internal clock clock management module, resource management based on FPGA internal logic unit of USB bus control module, control module and output waveform playback mode based on FPGA module and internal SRAM waveform data storage module. In this application, in play mode control module integrated in multi player mode and multi trigger strategy, make full use of a piece of storage space of arbitrary waveform generator, save more storage space, improve storage capacity in this way, and on this basis, the host computer through the issued instruction mode selection, starting address, broadcast the trigger strategy instruction and model initialization parameters, from the play mode control module integrated multi player mode, and a variety of strategies in the appropriate selection of waveform playback mode and trigger trigger strategy, play a longer period of high sampling rate waveform.

【技术实现步骤摘要】
一种任意波形发生器及波形播放方法
本申请涉及电子
，特别涉及一种任意波形发生器及波形播放方法。
技术介绍
近年来随着电子科学技术及相关研究领域的快速发展，任意波发生器作为一种信号发生设备，在航空航天、通讯、自动化控制、电子精密仪器以及基础物理等前沿科研领域得到了广泛的应用。任意波形发生器除了可以产生常见的标准波形信号之外，还可以产生复杂的用户自定义任意波形信号。但是，随着应用领域的扩展，人们对任意波发生器的采样率、波形存储深度等硬件指标的要求也越来越高。然而，越高的采样率意味着在同等的存储深度下，波形播放的时间将会越短，因此在保证高采样率的同时，若要延长波形播放时间，任意波形发生器需要提升其存储能力，但如何提升存储能力成为问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种任意波形发生器及波形播放方法，以达到提升存储能力，并播放周期更长的高采样率的波形的目的，技术方案如下：一种任意波形发生器，包括：基于FPGA内部时钟管理资源的时钟管理模块、基于FPGA内部逻辑单元的USB总线控制模块、播放模式控制模块和波形输出模块以及基于FPGA内部静态随机存储器的波形数据存储模块；所述时钟管理模块，用于接受外部参考时钟，并生成所述任意波形发生器中各个模块的工作时钟，使各个模块间的时钟同步；所述USB总线控制模块，用于负责所述任意波形发生器和上位机的通信；所述播放模式控制模块，集成有多种播放模式和多种触发策略，用于从所述USB总线控制模块中获取所述上位机下发的模式选择指令、播放起始地址、触发策略指令及模式初始化参数，并从多种所述播放模式中选取出所述模式选择指令对应的播放模式，从多种触发策略中选取出所述触发策略指令对应的触发策略，并从所述波形数据存储模块中读取所述播放起始地址对应的波形数据，按照所述模式初始化参数进行初始化配置，在完成初始化配置后，按照选取出的播放模式和触发策略对读取出的波形数据进行解码并播放；所述波形数据存储模块，用于存储波形数据；所述波形输出模块，用于输出所述播放模式控制模块播放的波形。优选的，所述播放模式控制模块包括：模式主控模块，用于从所述USB总线控制模块中获取所述上位机下发的模式选择指令和播放起始地址，解析所述上位机下发的模式选择指令，并根据解析出的模式选择指令中的播放模式序列或指定播放模式选择播放模式，并将所述播放起始地址发送至模式播放模块；所述模式播放模块，用于从所述USB总线控制模块中获取所述上位机下发的触发策略指令及模式初始化参数，并接收所述播放起始地址，从多种触发策略中选取出所述触发策略指令对应的触发策略，并从所述波形数据存储模块中读取所述播放起始地址对应的波形数据，按照所述模式初始化参数进行初始化配置，在完成初始化配置后，按照选取出的触发策略及所述模式主控模块选择的播放模式，对读取出的波形数据进行解码并播放。优选的，所述模式主控模块包括：模式跳转指令解析模块、模式跳转控制模块和选通控制模块；所述模式跳转指令解析模块，用于解析所述模式选择指令，若解析出的模式选择指令中包括播放模式序列，则选通所述模式跳转控制模块，若解析出的模式选择指令中包括指定播放模式，则将解析出的模式选择指令中的模式编号及播放起始地址发送至所述选通控制模块；所述模式跳转控制模块，用于从所述USB总线控制模块中获取所述播放模式序列中的模式编号及播放起始地址，并将获取到的模式编号及播放其起始地址按顺序存储在模式跳转向量表中，在接收到触发信号后，开始从所述模式跳转向量表中读取模式编号及播放起始地址，并将读取到的模式编号及播放起始地址发送至所述选通控制模块，在接收到所述模式播放模块的模式结束及触发反馈信号时，从所述模式跳转向量表中读取下一个模式编号及播放起始地址，并将读取到的模式编号及播放起始地址发送至所述选通控制模块；所述选通控制模块，用于将所述指定播放模式对应的模式编号及播放起始地址发送至所述模式播放模块，或，将所述播放模式序列对应的模式编号及播放起始地址发送至所述模式播放模块。优选的，所述模式播放模块包括至少一个模式播放子模块，所述模式播放子模块包括：触发控制模块和逻辑功能模块；所述触发控制模块，用于接收外部触发信号和所述逻辑功能模块的反馈信号，并按照选取出的触发策略向所述模式跳转控制模块发送模式结束及触发反馈信号，并向所述逻辑功能模块发送触发控制信号；所述逻辑功能模块，用于从所述波形数据存储模块中读取所述选通控制模块发送的播放起始地址对应的波形数据，并在自身播放模式为所述选通控制模块发送的模式编号对应的播放模式时，按照自身的解码逻辑以及地址跳转方式对读取到的波形数据进行解码，并响应所述触发控制信号输出解码后的波形数据。优选的，所述播放模式控制模块集成的多种播放模式，包括：连续播放模式、序列播放模式、单点拓展播放模式、相位同步播放模式、线性插值播放模式、扫频播放模式、扫幅播放模式、数字直接合成播放模式和模式序列播放模式。优选的，所述播放模式控制模块集成的多种触发策略，包括：单次触发策略、连续触发策略、序列单步触发策略、序列连续触发策略和事件触发策略。一种波形播放方法，基于如上述任意一项所述的任意波形发生器，所述方法包括：(a)、空闲状态，此状态下不进行任何操作，等候上位机发送指令，接收到上位机指令则执行步骤(b)，否则留在步骤(a)；(b)、接收到上位机发出指令，进入操作指令判断，如果判断为非法指令则执行步骤(a)，判断为存储波形操作则执行步骤(c)，判断为检验数据则执行步骤(d)，判断为播放波形则执行步骤(e)；(c)、将上位机发送的波形数据写入波形数据存储模块，然后返回步骤(a)；(d)、从波形数据存储模块读出数据传回上位机，然后返回步骤(a)；(e)、判断播放指令，若为非法格式，则返回步骤(a)；若判断为模式序列模式，则执行步骤(f)；若判断为模式选择字，则执行步骤(h)；(f)、接收上位机传送的模式跳转向量表数据，初始化模式跳转向量表，并执行步骤(g)；(g)、接收上位机传送的模式跳转触发策略，初始化模式跳转触发控制，并执行步骤(i)；(h)、接收上位机传送的起始地址信息，传送到模式播放模块，并执行步骤(i)；(i)、接收上位机传送的触发策略，设置模式播放模块的触发策略，若之前选择的是模式序列播放模式，则需要设置每一个被选择播放模式的触发策略，并执行步骤(j)；(j)、接收上位机传送的初始化参数，设置模式播放模块的初始化参数，若之前选择的是模式序列播放模式，则需要设置每一个被选择播放模式的初始化参数，并执行步骤(k)；(k)、播放波形，若收到新的指令则返回步骤(b)，否则留在步骤(k)。与现有技术相比，本申请的有益效果为：在本申请中，在播放模式控制模块中集成多种播放模式和多种触发策略，充分利用任意波形发生器的某一块存储空间，节约出更多存储空间，以这种方式提升存储能力，并在此基础上，上位机通过下发模式选择指令、播放起始地址、触发策略指令及模式初始化参数，从播放模式控制模块集成的多种播放模式和多种触发策略中恰当选择波形播放方式和触发策略，播放周期更长的高采样率的波形。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种任意波形发生器，其特征在于，包括：基于FPGA内部时钟管理资源的时钟管理模块、基于FPGA内部逻辑单元的USB总线控制模块、播放模式控制模块和波形输出模块以及基于FPGA内部静态随机存储器的波形数据存储模块；所述时钟管理模块，用于接受外部参考时钟，并生成所述任意波形发生器中各个模块的工作时钟，使各个模块间的时钟同步；所述USB总线控制模块，用于负责所述任意波形发生器和上位机的通信；所述播放模式控制模块，集成有多种播放模式和多种触发策略，用于从所述USB总线控制模块中获取所述上位机下发的模式选择指令、播放起始地址、触发策略指令及模式初始化参数，并从多种所述播放模式中选取出所述模式选择指令对应的播放模式，从多种触发策略中选取出所述触发策略指令对应的触发策略，并从所述波形数据存储模块中读取所述播放起始地址对应的波形数据，按照所述模式初始化参数进行初始化配置，在完成初始化配置后，按照选取出的播放模式和触发策略对读取出的波形数据进行解码并播放；所述波形数据存储模块，用于存储波形数据；所述波形输出模块，用于输出所述播放模式控制模块播放的波形。

【技术特征摘要】
1.一种任意波形发生器，其特征在于，包括：基于FPGA内部时钟管理资源的时钟管理模块、基于FPGA内部逻辑单元的USB总线控制模块、播放模式控制模块和波形输出模块以及基于FPGA内部静态随机存储器的波形数据存储模块；所述时钟管理模块，用于接受外部参考时钟，并生成所述任意波形发生器中各个模块的工作时钟，使各个模块间的时钟同步；所述USB总线控制模块，用于负责所述任意波形发生器和上位机的通信；所述播放模式控制模块，集成有多种播放模式和多种触发策略，用于从所述USB总线控制模块中获取所述上位机下发的模式选择指令、播放起始地址、触发策略指令及模式初始化参数，并从多种所述播放模式中选取出所述模式选择指令对应的播放模式，从多种触发策略中选取出所述触发策略指令对应的触发策略，并从所述波形数据存储模块中读取所述播放起始地址对应的波形数据，按照所述模式初始化参数进行初始化配置，在完成初始化配置后，按照选取出的播放模式和触发策略对读取出的波形数据进行解码并播放；所述波形数据存储模块，用于存储波形数据；所述波形输出模块，用于输出所述播放模式控制模块播放的波形。2.根据权利要求1所述的任意波形发生器，其特征在于，所述播放模式控制模块包括：模式主控模块，用于从所述USB总线控制模块中获取所述上位机下发的模式选择指令和播放起始地址，解析所述上位机下发的模式选择指令，并根据解析出的模式选择指令中的播放模式序列或指定播放模式选择播放模式，并将所述播放起始地址发送至模式播放模块；所述模式播放模块，用于从所述USB总线控制模块中获取所述上位机下发的触发策略指令及模式初始化参数，并接收所述播放起始地址，从多种触发策略中选取出所述触发策略指令对应的触发策略，并从所述波形数据存储模块中读取所述播放起始地址对应的波形数据，按照所述模式初始化参数进行初始化配置，在完成初始化配置后，按照选取出的触发策略及所述模式主控模块选择的播放模式，对读取出的波形数据进行解码并播放。3.根据权利要求2所述的任意波形发生器，其特征在于，所述模式主控模块包括：模式跳转指令解析模块、模式跳转控制模块和选通控制模块；所述模式跳转指令解析模块，用于解析所述模式选择指令，若解析出的模式选择指令中包括播放模式序列，则选通所述模式跳转控制模块，若解析出的模式选择指令中包括指定播放模式，则将解析出的模式选择指令中的模式编号及播放起始地址发送至所述选通控制模块；所述模式跳转控制模块，用于从所述USB总线控制模块中获取所述播放模式序列中的模式编号及播放起始地址，并将获取到的模式编号及播放其起始地址按顺序存储在模式跳转向量表中，在接收到触发信号后，开始从所述模式跳转向量表中读取模式编号及播放起始地址，并将读取到的模式编号及播放起始地址发送至所述选通控制模块，在接收到所述模式播放模块的模式结束及触发反馈信号时，从所述模式跳转向量表中读取下一个模式编号及播放起始地址，并将读取到的模式编号及播放起始地址发送至所述选通控制模块；所述选通控制模...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦熙，张闻哲，王淋，谢一进，石致富，荣星，杜江峰，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34