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测试测量领域中测试总线标准在扮演着重要的角色,推动着测试系统的发展。LXI(LAN eXtension for instrumentation)是一种基于以太网的模块化测试平台标准,是GPIB、VXI和PXI之后的新一代测试总线标准。LXI标准充分地运用局域网的优势,将测试系统从实验室扩展到接入互联网的任何地方。信号源作为电子测量中的基础通用设备,广泛应用于各类测试,具有LXI接口功能的信号源无疑对组成自动测试系统取到很重要的作用。本文首先介绍了LXI协议,根据该规范和任意波形发生器的硬件平台资源,选择了通过外接以太网物理层芯片和移植轻量级TCP/IP协议栈LwIP的方案来实现网络接口。在此基础上,讨论了对任意波形发生器硬件进行了升级以适应LXI接口的硬件资源要求,并给出了硬件电路设计,包括FPGA电路、DAC电路、波形输出通道及LAN接口电路。论文最后,阐述了轻量级协议栈LwIP的移植方法、LAN配置方式和基于mDNS的网络发现机制,探讨了内嵌Web服务器、内置网页及SCPI指令集的设计思想与实现方法。论文的主要研究工作如下:(1)升级设计了任意波形发生器的控制单元,以满足LXI协议所需硬件资源要求。原来任意波形发生器主控MCU在速度、内存和片上存储上均不能满足LXI协议扩展要求,且无以太网接口控制器,升级设计在基本不增加成本的情况下,选用了自带以太网控制器的STM32F429ZGT6MCU,其处理速度和内存提高了两倍、且片上资源也扩大一倍,可满足TCP协议栈和LXI协议的硬件要求。(2)在低成本的硬件资源上,移植了轻量级协议栈LwIP、实现了LXI协议的基本功能。LXI需要TCP/IP的各种协议支撑,由于TCP/IP协议的复杂性,往往在低端嵌入式平台上难以实现。本方案移植了轻量级协议栈LwIP完成了LXI协议所需的网络协议裁剪,实现LXI协议的基本功能,包括三种LAN配置模式、基于mDNS的发现机制、内嵌Web服务器和内置网页的设计。(3)设计了标准化SCPI指令集并完成了命令解析,实现了任意波形发生器的远程控制。LXI协议支持统一、兼容的驱动程序和控制命令,本文根据任意波形发生器的功能特点,设计了 SCPI远程控制命令,并采用遍历二叉树的方式对命令进行解析,实现了用标准的仪器控制语言远程控制任意波形发生器的功能。经过测试,本文设计的LXI任意波形发生器符合LXI协议规范1.5版本的内容,实现了C类仪器的基本功能,可通过LXI仪器发现工具搜索到设备并通过浏览器访问设备的基本信息,且能够通过符合LXI标准的软件来对设备进行远程控制。任意波形发生器的采样率为200MSa/s,垂直分辨为14位,最大输出正弦波频率为60MHz,可实现任意波形输出。