[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

说明书

本发明提出一种基于片上网络的任意波形发生系统，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、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；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。所述以太网资源节点通过以太网资源网络接口接收来自PC上位机的数据或命令，或发送系统状态等信息到PC上位机。

技术领域

本发明涉及片上网络技术领域，具体涉及一种基于片上网络的任意波形发生系统及波形发生方法。

背景技术

任意波形发生器作为一种实用性的激励信号源，不仅能产生常规波形，而且可以产生各种调制信号，甚至输出不规则的任意波形。在现代电子系统中，经常需要各种波形的信号对电子仪器设备进行测试、测量、校准等，以期提高系统的可靠性，因此波形发生器在雷达、测控、导航、航空航天等领域具有重要的应用价值。随着科技的发展，自动测试系统越来越复杂，所需的激励信号越来越复杂，这对波形发生器提出了挑战。

传统的任意波形发生器(Aribitrarry Waveform Generator，AWG)通常采用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)+DDR2SDRAM(同步动态SRAM)+数模转换器(Digital Analog Converter，DAC)方案实现。任意波形合成技术的核心是频率合成，早期的合成方式主要有锁相环、倍频和混频技术。目前基于直接数字合成方式(DirectDigital Synthesizer，DDS)技术的任意波形发生器能实现高稳定度、高精度、高分辨率的波形输出，具有低成本、低功耗、频率快速切换、相位连续、带宽较宽、波形灵活等优点，被广泛应用在仪器仪表、测控领域。

基于FPGA IP核的DDS实现方式灵活性大，可编程性强，且主流FPGA也能达到几百MHz频率，其内置存储器也为波形的存储设计提供了便利。

传统的任意波形发生器都是通过总线方式实现板级通信。常见的任意波形发生器总线类型有：AMBA总线，PCI总线、PXI总线、LXI总线等。全局同步型共享总线的通信结构受制于总线独占性和同步时钟的要求，存在通信效率较低，全局同步时钟开销较大等问题。由于芯片时钟频率、引脚数量和总线的驱动能力、存储深度、成本等的限制，常见商用或实验室原型机的任意波形发生器都是单或双通道；多通道时，电路设计的复杂度，通道间时钟延迟一致性，通过增加波形的存储深度来改善波形杂散度等都会增加系统实现的难度，系统模块化程度低，集成度低，可扩展性和可剪裁性不够。

随着系统性能需求越来越高，为了突破单片DAC数据转换速率、存储器对信号带宽的限制，提高存储深度，提高采样速率，降低成本，降低设计复杂度，提供具有较低延迟和高吞吐率服务，现有的以总线结构为通信基础的任意波形发生器面临着速度、效率和扩展性等方面的巨大挑战。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于片上网络的任意波形发生系统及波形发生方法，以解决现有技术中的任意波形发生器在速率、数据吞吐率、可扩展性等方面的不足的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于片上网络的任意波形发生系统，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、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；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。

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