數字存儲示波器(DSO)是近年來發展起來的一種先進的測量儀器，與傳統的模擬示波器相比，它具有很多的優點。DSO的基本思想就是通過先進的數字化測試技術實現傳統的示波器所不具備的功能，如長期存儲波形、顯示大量的預觸發信息、根據程序進行全自動的測量、將波形輸出到打印機或繪圖儀上或將波形傳送給計算機、將一些先進的數字信號處理算法加入到程序中等。
　　目前，數字存儲示波器的顯示器主要采用LCD(液晶顯示)和CRT來完成。LCD顯示器價格高，一般用于高檔的數字存儲示波器中。在許多場合，對顯示并沒有很高的要求，故在中低檔示波器中，CRT顯示器仍占主流。CRT顯示器又分為兩類：隨機掃描式和光柵掃描式。前者的缺點在于難以生成具有多種灰度連續變化的圖形，應用面小；而后者廣泛應用在各種場合。基于此研制一種結構簡單、性能可靠、價格低廉、通用性強、應用小型光柵掃描式顯示器的DSO顯示控制板是非常必要的。本系統就是應要求開發的具有四級灰度的DSO顯示控制板。
1 系統硬件結構
　　數字存儲示波器顯示控制系統的硬件結構框圖如圖1所示。

　　整個系統可劃分為主機接口電路、數據處理電路、顯示控制電路三個部分。DSP通過主機接口取得前端控制信息及相應的采集數據，并將采集數據轉化為屏幕上的邏輯坐標。隨后，DSP根據主機要求，將相應控制信息傳送給顯示控制芯片(ACRTC)。ACRTC將邏輯坐標轉換為顯示存儲器" title="顯示存儲器">顯示存儲器中對應的物理地址，并對顯示存儲器進行刷新。在點時鐘的控制下，兩片74HC166分別將顯示存儲器中16位并行數據的偶數位和奇數位轉換為串行點數據。兩組對應移出的點數據構成一個像素的視頻數字信號,再進行D/A" title="D/A">D/A轉換，就形成具有四級灰度的視頻信號；這樣在ACRTC提供的行、場同步及消隱信號的配合下，就可控制顯示器進行顯示。
2 主要功能模塊的設計
2.1 主機接口電路
　　主機接口主要由DSP自身的主機接口及多處理器信號端共同構成。
　　TMS320VC5409的主機接口為標準型主機接口(HPI-8)，其主要電路由HPI存儲器(DARAM)、HPI地址寄存器(HPIA)、HPI數據鎖存器(HPID)、HPI控制寄存器(HPIC)及HPI控制邏輯構成。在TMS320VC5409與主機連接時，HPI作為主機的一個外部設備。
　　HPI-8提供8位數據寬度，在接收主機數據時，HPI-8能自動地將外部接口傳送的8位數據組合成16位數據，然后傳送給DSP。在該系統中，HPI-8占用8個主機外設地址。通過選擇不同的低三位地址可對HPI-8的不同寄存器進行訪問。
　　多處理器信號XF用于避免主機和DSP對HPI-8訪問時可能產生的時間上的沖突——在DSP完整讀取一組數據之前，主機已將其中某些數據進行了修改，這樣DSP獲得的是一組錯誤的序列。
　　多處理器信號BIO用于配合DSP指令XC(該指令可根據BIO電平的高低改變程序的流向)判斷該次傳輸的是數據幀" title="數據幀">數據幀還是指令幀，并進入相應的處理程序。
　　同時，主機和DSP之間還可以通過主機接口相互發送中斷請求，而不需要添加任何外部電路，只需修改HPIC中相應的狀態位便可實現。
2.2 數據處理電路
　　這里，核心器件使用TI公司的高性能DSP——TMS320VC5409-100。TMS320VC5409定點數字信號處理芯片采用六級流水線和一套專用的指令集，最高處理能力可達100MIPS，其功耗低、性價比高。TMS320VC5409片內只有32K雙尋址RAM和16K ROM，無法滿足系統需求，故外擴了一片256K×16bit容量的SST39VF400，配置相應空間用于存儲程序、菜單和字模。由于采用了DSP作微處理器，因而容易實現數字存儲示波器軟件功能的升級，以不斷滿足市場對示波器數據處理能力的要求。
2.3 顯示控制電路
　　顯示控制部分包括顯示控制芯片HD63484、顯示存儲器、并/串轉換電路和D/A電路等。
　　顯示控制芯片采用HITACHI公司的HD63484-P8。這是一款典型的第二代通用型高級顯示控制芯片，具有以下特征：
　　·豐富的畫圖命令，包括畫點、直線、折線、矩形、多邊形、圓/弧以及區域填充等。
　　·可控制的顯示存儲器最大可達2M字節，字符RAM最大可達128K字節。
　　·畫圖速度快，畫圖命令可直接使用X-Y坐標，與存儲器物理地址的對應關系由硬件自動計算完成。
　　·內有16×16像素圖案RAM，在指定點畫圖符或者寫漢字均非常方便。
　　·顯示屏幕可分為上、中、下三個顯示分區和一個窗口，其位置和大小可以任意設定，還可以實現水平和垂直方向的平滑滾動。
　　·圖形允許水平或垂直方向放大1～16倍。
　　HD63484作為標準的外部設備與MPU連接，占用兩個MPC的I/O空間。HD63484不具備指令存儲器，僅有一個很小的指令緩沖區(16字FIFO，8字讀，8字寫)，因而不能對其進行獨立的編程控制，必須由其它芯片完成。高速的DSP可完成這一工作。DSP接收主機數據，根據需要控制HD63484進行所需的顯示控制工作。因此，對HD63484的控制實際上也就變為了對DSP的編程。DSP是通過發送命令和參數來實現對HD63484的控制(以HD63484指定的命令和參數的形式)的。
　　另外，考慮到DSP I/O部分的工作電壓為3.3V，而HD63484工作電壓為5V，故在它們之間接了電平轉換芯片。
　　顯示存儲器用于存儲經HD63484處理后的數據，用一個字的相鄰兩位構成一個像素的灰度數據，兩位共有四種組合，因而可構成四級灰度，便于波形比較。并/串轉換電路在點時鐘的控制下將顯存中的數據串行移出,經過D/A電路轉換后送往顯示器。
　　由于灰度較少，這里的D/A電路僅需進行兩位的D/A轉換；但同時又對速度要求較高，故需高速的DAC才能滿足要求。本系統沒有采用專用的集成器件，而是利用基本數字及模擬器件構成，避免了不必要的資源浪費，且效果良好。

3 系統軟件的設計
3.1 主機與顯示控制板通訊的協議流程
　　前端主機通訊流程如圖2所示，顯示控制板通訊流程如圖3所示。
3.2 幀結構及幀處理程序流程
　　需傳送的幀可分為兩種：數據幀、控制幀。
　　數據幀用來傳輸波形的采樣數據，其基本結構為：
　　對于控制幀類型示波器，由于其顯示要求相對簡單，只要求能夠同時顯示兩路波形及簡單的菜單，故可對其顯示內容進行分塊。每一模塊對應一自定義變量，主機只需修改相應的變量值，便可實現對顯示的控制。其基本結構為：

　　數據幀處理程序流程如圖4所示，控制幀處理程序流程如圖5所示。