Самодельный цифровой осциллограф

[MisterDi]

Потратил вчера вечер на оценку потребностей отображения и решил остановиться на ноутбучном варианте с аппаратным ускорением отображения отсчетов. Итак индикатор LMG5271 Hitachi 640*480, область отсчетов - 512*384 отображение 2-х лучей. Первое приближение контроллера Cyclone-I EP1C5T144.

[Q12M]

MrDi, спасибо за информацию! Только не нахожу я его в Инете, ни матрицу ни контроллер. Моя мысль остановилась на дисплеях 320х240... и однолучевом варианте.
Я что-то уперся в обработку и хранение оцифровки. Думаю завтра кое-что выложу...

[um]

по поводу FIFO... вот, например, такой вариант: IDT 72V223L6PF
http://www.efo.ru/doc/IDT/IDT.pl?831

это самая младшая и дешевая модель в этом семействе. цена в эфо 22$.

кратко:
Package TQFP 80
Speed 6 NS
Voltage 3.3 V
Density 9 Kb
Organization 1K x 9, 512 x 18
Access Time 4 ns
I/O Type 3.3 V LVTTL
Function JTAG,Bus Matching
Family Name SuperSync II
Flags Half Full,Empty/Full,Partial Full,
Programmable,Partial Empty
Bus Width x9,x18
Architecture Uni-directional
Timing Type Synchronous

[MisterDi]

За такую цену можно свободно взять пару обычных статических озу на 10нС емкостью 256к*16 и МАХ-2 на 570 макроячеек, так что нужно смотреть.

[MisterDi]

MrDi, спасибо за информацию! Только не нахожу я его в Инете, ни матрицу ни контроллер. Моя мысль остановилась на дисплеях 320х240... и однолучевом варианте.
Я что-то уперся в обработку и хранение оцифровки. Думаю завтра кое-что выложу...

Я же говорю, это матрица от ноутбука, доставшаяся мне за 15$. Полный даташит на неё я тоже не нашел, только назначение выводов, но учитывая что сигналы стандартизованы (фактически)особых проблем с организацией отображения я не вижу. Я заложил в проект FPGA начального уровня исключительно по необходимости аппаратного построения графиков. Концепция алгоритма уже есть, но до реализации раньше чем через месяц не дойду.

[Q12M]

Мои соображения такие:
Если задаться точностью измерения временных интервалов 5% или каким-то другим, то можно применить некоторые ухищрения для уменьшения объема памяти измерений.
Смысл заключается в том, что при развертке экрана в 128 точек (для расчетов берутся минимальное разрешающие значения)и при частоте дискретизации 10 МГц (0,1 мкс) время прописки экрана составляет 128 мкс. (1/12*100=0,78125% (~1%) - погрешность одной точки к разрешению экрана. Для прорисовки на весь экран временного интервала в 0,256 с необходимо 128 измерений с интервалом 2 мкс, точность в этом случае остается той же. Т.е. одна точка должна прописываться за 2 мкс. Для того, чтобы не снижать частоту дискретизации и этим не срезать максимальную полосу пропускания АЦП предлагаю делать 2 мкс /0,1 мкс = 20 изммерений. Проще говоря, для определенной точности измерения достаточно сделать N измерений из которых выделяются максимальные и минимальные измеренные значения. При этом максимальное значение записывается в один банк, а минимальное в другой. Оба значения располагаются в памяти по одинаковым адресам. Задание адреса производится при помощи программируемого делителя с разными коэффициентами деления и размерностью равной максимальному объему памяти. Если существует необходимость растяжки измеренного сигнала, можно использовать кратное деление отображения: измерять с N задержками, а отображать N*K или N+K (где К - коэффициент растяжки).
Выделение максимального и минимального значения предлагаю использовать 4 4-х разрядных элемента стравнения, 2 для макс. и 2 для мин. значений (при 8-ми разрядном АЦП).
Для наглядности прилагаю рисунок:

МС памяти и управление можно с успехом заменить FPGA, CPLD или другими видами МС, чо указано на втором рисунке. Нижний изображенный вариант можно использовать вообще для практически непрерывной параллельной записи-чтения, при этом чтение можно производить с намного меньшей скоростью чем запись.

Старался написать как можно короче и понятнее...

-- Прилагается рисунок: --

[Q12M]

Рисунок 2.

-- Прилагается рисунок: --

[MisterDi]

Смысл заключается в том, что при развертке экрана в 128 точек (для расчетов берутся минимальное разрешающие значения)и при частоте дискретизации 10 МГц (0,1 мкс) время прописки экрана составляет 128 мкс.

Здесь Вы берете минимально возможное время записи, без учета работы контроллера отображения? Но тогда 128*0,1=12,8мкС. Любой графический ЖК -индикатор работает на частоте строк 30-40кГц, самые быстрые - 100кГц. Поэтому по моему мнению задача контроллера отображения это синхронизация потоков входных и выходных данных. В процессе этой синхронизации яркость каждой точки экрана устанавливается пропорционально количеству совпадений значений входного потока со значением амплитуды для данной точки. Таким образом мы получаем возможность оценить стабильность входного сигнала по времени и амплитуде.

Для того, чтобы не снижать частоту дискретизации и этим не срезать максимальную полосу пропускания АЦП предлагаю делать 2 мкс /0,1 мкс = 20 изммерений.

Обычно для снижения частоты развертки применяют прореживание входного потока, т.е. пропускают некоторые отсчеты. Если делать так как Вы предлагаете(выбор минимальных и максимальных значений) то мы теряем равномерность квантования по времени со всеми вытекающими последствиями. Более подробно структуру контроллера я попробую нарисовать в течении этой недели.

[Q12M]

MrDi, инерционность ЖК матриц общеизывестна, контроллеры ЖК матриц всеравно ограничены итими параметра. Именно по этой причине невозможно построить отображение в реальном времени (я об этом писал ранее). Самым скоростным отображающим устройством является ВФД, но его стоимость и требования исключают его из наших рассмотрений.
Исходя из этого любое применение ЖК дисплеев или матриц позволяет сделать только условное приближение к реальному времени и надежд на это с ЖК на сегодняшний день не питайте.
Здача контроллера заключается в обработке и вычисления массива памяти и выводе этой информации на экран за наикратчайшее время.
Любой пропуск такта АЦП - потеря информации и в обратном можете меня не убеждать. Никакой потери временных интервалов при этом не происходит, но если вы хотите считать частоту 100кГц с точностью 0,001 Гц, тогда ничем помочь не могу. Предятавляю сколько позиций необходимо для вывода на дисплей такого числа... это же не частотомер в конце концов!
При выделении макс/мин значений мы хоть какую-то информацию сохраняем о прошедшем сигнале а не игнорируем ее и я не понимаю как Вы в этом случае увидите сигнал ПЦТС с его вспышками и модуляциями, без бработки каждого такта измерения это невозможно.

Постараюсь как можно скорее сделать расчеты и предоставить графические элементы.

[Q12M]

Если на одну точку ЖК экрана приходится 0,1 мс, на экран 128 точек по горизонтали = 12,8 мс. На один такт АЦП приходится 0,1 мкс, на 1 точку тогда приходится 1000 измерений. Из этих измерений выделяется максимальное измеренное напряжение и минимальное, допустим 1,22 и 0,47 В (с учетом входного делителя напряжения). В этом случае мы получаем в одной позиции 2 значения которые характеризуют собой dUизм/dTизм, где Тизм = Kизм*Ттакт (на экране получается либо 2 точки каждая в своей позиции либо вертикальная прямая ограниченная этими двумя точками). Для экрана с разрешением 128 точек общее время измерения 12,8 мс, погрешность одной точки к экрану составляет 0,78%. В следующих 20 позициях экрана макс и мин значения напряжения равны между собой и = 1,1 В при тех же условиях (на экране получается горизонтальная прямая линия). Время прохождения 20 ти позиций = 20*1000*0,1 мкс = 0,002 с = 2 мс.
В 22-ой позиции экрана вновь появляется разница между минимальным и максимальным измеренными значениями = 1,24 и 0,47 В. На экране вновь прописывается вертикальная прямая. Временной интервал между этими вертикальными столбцами составляет 2 значения, либо 2 мс с либо 2,2 мс. При точности одной позиции отображения = 0,1 мс получаем ошибку = 0,1/2*100 = 5% или 0,1/2,2*100 = 4,5% для временного интервала вертикальных столбцов. Для всего экрана в 128 позиций эта погрешность будет составлять около 1%, что не выходит за рамки задаваемой нами погрешности.
Если нужны более точные измерения, то в данном случае проблем никаких нет, решается все очень просто.
Для примера привожу рисунок измерения участка ПЦТС, черным цветом выделены макс и мин значения, серым - промежутки между ними. Размер точки равен 0,5х0,5 мм.

-- Прилагается рисунок: --