[发明专利]一种基于片上网络的任意波形发生系统及波形发生方法

权利要求书

1.一种基于片上网络的任意波形发生系统，其特征在于，该波形发生系统包括上位机和片上网络波形发生器模块；所述片上网络波形发生器模块包括片上网络通信架构模块、资源网络接口模块NI、波形输出资源节点、以太网资源节点、NIOS II软核、存储器资源节点和波形设置资源节点和PC机；所述片上网络通信架构模块通过资源网络接口模块NI分别与波形输出资源节点、以太网资源节点、NIOS II软核、存储器资源节点、波形设置资源节点相连接，所棕以太网资源节点通过片上网络通信架构模块与PC上位机连接；

所述片上网络通信架构模块，实现由外部通道相互连接若干路由器构成路由器网络，所述路由器采用基于虚通道技术的虫洞数据交换机制，采用容错式的自适应X-Y路由算法，以数据路由和报文分组交换进行点对点数据传输；

所述以太网资源节点通过以太网资源网络接口NI接收来自PC上位机的数据或命令，或发送系统状态数据到PC上位机；

所述以太网资源节点，对接收到的数据按UDP协议封装成数据帧，经由帧同步模块、差错控制模块、流量控制模块将数据传送至各路由器或PC上位机；

所述波形输出资源节点，用于将波形数据转换成模拟信号并对模拟信号进行适当的调理和控制；

所述NIOS II软核，接收PC上位机设置或读取的相关波形参数信息；或将当前系统状态信息通过以太网资源节点传输至PC上位机；或接收来自于波形设置资源节点的相关波形参数信息；将接收到的信息解析，判断数据类型后，根据命令和参数将系统波形控制信息传输至其他资源节点；

所述存储器资源节点，存储与波形相关的数据参数和命令或系统状态信息；

所述波形设置资源节点，通过人机交互界面对波形参数进行设置。

2.根据权利要求1所述的一种基于片上网络的任意波形发生系统，其特征在于，所述波形输出资源节点包括：

DAC数模转换模块，通过资源网络接口与片上网络通信架构模块连接，用于将波形数据转换成模拟信号；

信号调理电路模块，包括依次连接的差分定值放大模块、程控放大模块、差分转单端模块和模拟波形输出通道模块，所述差分定值放大模块用于对模拟信号进行差分放大；所述程控放大模块用于对幅度段进行粗调划分；所述差分转单端模块用于消除信号中的直流分量和共模干扰噪声；所述模拟波形输出通道模块出波形信号。

3.根据权利要求2所述的一种基于片上网络的任意波形发生系统，其特征在于，在相邻的两个粗调幅度段，低段位的最大幅度值应该大于高段位的最小幅度值。

4.根据权利要求1所述的一种基于片上网络的任意波形发生系统，其特征在于，所述以太网资源节点包括以太网资源网络模块接口和以太网控制模块，所述以太网资源网络模块接口用于查询路由器资源网络接口，对数据进行解包、组包、向以太网模块或路由网络模块提交数据；所述以太网控制模块用于设置相应的MAC地址、源IP地址和目的IP地址。

5.根据权利要求1所述的一种基于片上网络的任意波形发生系统，其特征在于，波形合成包括直接数字波形合成和直接数字频率合成。

6.根据权利要求1所述的一种基于片上网络的任意波形发生系统，其特征在于，所述存储器资源节点采用SDRAM存储器实现。

7.利用权利要求1～6任意一项所述的波形发生系统产生波形的方法，其特征在于，该方法为：

由PC上位机的人机交互界面或波形资源节点的波形设置交互界面设置或读取波形发生系统所需的波形信息相关命令和数据，启动波形产生命令；PC上位机通过以太网资源节点的以太网资源网络接口模块传输数据；波形设置交互界面通过波形设置网络接口传输数据；

以太网资源节点对接收到的数据按UDP协议封装成数据帧，根据路由信息经由帧同步模块、差错控制模块、流量控制模块和三速以太网接口将数据传送至各对应路由网络节点或PC上位机；

各路由网络节点根据数据帧中源地址、目的地址、数据包长度信息按照路由协议和容错式自适应X-Y维序算法解析数据帧，实现路由数据的存储与转发；

数据到达目的路由器后会缓存到路由器资源网络接口中，由目的路由器对应的相关资源节点发出读写数据申请，从该资源网络接口接收数据包，对数据包进行解析后交由该资源节点对应的后续模块处理；

存储器资源节点的路由器本地端口接收由NIOS II软核发送的波形信息并对波形信息中的地址信息进行译码，判断数据类型后，将波形信息写入缓存FIFO，地址信息写入指令存储器，经缓存FIFO后，将待合成波形的采样值和控制信息经数据链路配合SDRAM存储器控制接口写入到SDRAM存储器中；

根据NIOS II软核发送的波形命令控制信息，按照系统时钟频率以DDS波形合成模块中相位累加器模块的累加结果或地址发生器的输出作为SDRAM存储器的寻址地址，将SDRAM存储器中的待合成波形的采样点经缓存FIFO后在时钟驱动下高速输出，送往波形输出资源节点；

波形输出资源节点解析数据帧，经DAC数模转模块转换成模拟信号，后再经差分定值放大，差分程控放大滤波，差分转单端信号，信号滤波，最后控制由对应通道输出。