Digitální vzorkovací osciloskop na bázi SoC – řídicí a zobrazovací část

Abstract

Tato bakalářská práce se zaměřuje na návrh a realizaci řídicí a zobrazovací části digitálního osciloskopu a přidruženého signálového generátoru na desce Zybo Z7-20 s využitím čipu Zynq 7000. Práce byla realizována ve spolupráci s Michalem Navrátilem, který se ve své praci naměřuje na signálovou část. První částí je implementace řídícího kódu pro komunikaci mezi FPGA a procesorem ARM Cortex a řízení komunikace mezi vývojovou deskou a osobním počítačem, přes rozhraní UART. Druhou částí je návrh modulu pro digitální zpracování signálu a signálového generátoru pro FPGA. Poslední částí je realizace aplikace pro zobrazování signálu v prostředí LabVIEW. Výsledkem je tedy aplikace schopná zobrazovat navzorkovaná data z desky Zybo Z7, konfigurační soubor pro desku ZyboZ7 realizující digitální zpracování signálu a signálový generátor, a v neposlední řadě kód v jazyce C konfigurující komunikaci mezi FPGA a ARM Cortex procesorem a řízení UART komunikace. Po spojení obou prací vzniká dvoukanálový osciloskop o vzorkovací frekvenci 500 MSPS na kanál, šířkou pásma 500 kHz a generátorem signálu se sinovým, trojúhelníkovým, pilovým a PWM výstupem.

This bachelor thesis focuses on the design and implementation of control and display of a digital oscilloscope and associated signal generator on a board Zybo Z7-20 using Zynq 7000 chip. The work was carried out in collaboration with Michal Navrátil, who focused his work on the signal part. The first part is the implementation of control code for communication between FPGA and ARM Cortex processor and control of UART communication. The second part is the design of the module for digital signal processing and signal generator for the FPGA. The last part is the implementation of the signal display application in the LabVIEW environment. Thus, the result is an application capable of displaying the sampled data from the board Zybo Z7, a configuration file for the ZyboZ7 board implementing digital signal processing and a signal generator, finally, a C language code configuring the communication between the FPGA and the ARM Cortex processor and controlling the UART communication. Combining the two works results in a two-channel oscilloscope with a sampling rate of 500 MSPS per channel, a bandwidth of 500 kHz and a signal generator with sine, triangle, sawtooth and PWM outputs.