ThunderScope：FPGA打造開(kāi)源高性能示波器

如果你對(duì)電子測(cè)量?jī)x器感興趣，或者厭倦了傳統(tǒng)示波器的笨重和高昂價(jià)格，那么這款名為T(mén)hunderScope的開(kāi)源示波器項(xiàng)目絕對(duì)值得關(guān)注。它基于FPGA打造，不僅性能強(qiáng)悍，還支持靈活擴(kuò)展，關(guān)鍵是硬件和軟件設(shè)計(jì)文件完全開(kāi)源。

項(xiàng)目簡(jiǎn)介

350MHz帶寬+1GS/s采樣率，性能拉滿(mǎn)。

ThunderScope是一款由Aleksa開(kāi)源的高性能示波器，主打緊湊設(shè)計(jì)、高帶寬、低延遲。其核心亮點(diǎn)包括：

4通道輸入：支持多信號(hào)同步采集與分析；

模擬帶寬350MHz；

采樣率1GS/s：8位分辨率，滿(mǎn)足高速信號(hào)捕捉需求；

內(nèi)存深度自由分配：支持GB級(jí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，輕松應(yīng)對(duì)長(zhǎng)周期波形分析；

跨平臺(tái)兼容：支持Windows和Linux系統(tǒng)。

軟硬件設(shè)計(jì)

Artix-7 FPGA+高速數(shù)據(jù)傳輸

ThunderScope的硬件設(shè)計(jì)圍繞Xilinx Artix-7 FPGA（XC7A35T）展開(kāi)，充分利用其并行處理能力實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)吞吐最大化。

ADC與信號(hào)鏈路

采用高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），通過(guò)10對(duì)LVDS接口以1GS/s速率采集信號(hào)，確保原始數(shù)據(jù)無(wú)失真?zhèn)鬏?/a>，輸入電壓范圍支持1mV/div至10V/div（配合1倍探頭），覆蓋從微小噪聲到高壓信號(hào)的測(cè)量場(chǎng)景。

FPGA數(shù)據(jù)處理

FPGA負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)接收ADC數(shù)據(jù)，并通過(guò)32位DDR3L內(nèi)存接口緩沖，原始吞吐能力高達(dá)3.2GB/s。

數(shù)據(jù)最終通過(guò)PCIe Gen 2×4通道以2GB/s速率傳輸至主機(jī)，確保實(shí)時(shí)波形顯示無(wú)卡頓。

緊湊結(jié)構(gòu)與擴(kuò)展性

整機(jī)通過(guò)USB Type-C或Thunderbolt 3接口供電及通信，可直接連接筆記本電腦，擺脫笨重外置電源。3D打印外殼設(shè)計(jì)進(jìn)一步縮小體積，方便攜帶至實(shí)驗(yàn)室或戶(hù)外現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。

性能實(shí)測(cè)

ThunderScope的FPGA架構(gòu)使其在延遲和吞吐量上優(yōu)勢(shì)顯著：

超低傳輸延遲：從信號(hào)采集到主機(jī)顯示，全程依賴(lài)FPGA并行流水線處理，避免了傳統(tǒng)MCU方案的中斷瓶頸；

實(shí)時(shí)無(wú)丟幀：1GS/s采樣率下，F(xiàn)PGA可穩(wěn)定處理1GB/s數(shù)據(jù)流，配合PCIe高速接口，輕松實(shí)現(xiàn)多通道同步刷新；

靈活觸發(fā)模式：支持邊沿、脈寬、窗口等多種觸發(fā)條件，滿(mǎn)足復(fù)雜信號(hào)捕獲需求。

項(xiàng)目鏈接

GitHub：https://github.com/EEVengers/ThunderScope

CrowdSupply：https://www.crowdsupply.com/eevengers/thunderscope

立創(chuàng)開(kāi)源復(fù)刻：https://oshwhub.com/hiragi_haru/thunderscope-open-source-re-engr