1013基于FPGA的逻辑分析仪设计与实现.docx

基于FPGA的逻辑分析仪设计与实现
摘要
逻辑分析仪在数字系统调试中起着巨大的作用，但是一般的硬件逻辑分析仪价格十分昂贵，这很大程度上限制了它的市场范围。为了使更多用户使用到逻辑分析仪，本文在虚拟仪器技术、FPGA技术基础上，设计了基于FPGA的逻辑分析仪。通过对计算机技术、传感器技术、数字处理等技术进行整合，设计了该逻辑分析仪，该技术调动了丰富的计算机软硬件资源，突破了数据处理以及存储等方面的限制，是当今仪器发展的趋势。本系统设计的逻辑分析仪将FPGA技术与虚拟仪器技术相结合，突出了新技术在智能仪器应用中的优势。该虚拟逻辑分析仪的价格只为传统逻辑分析仪的十分之一，是一款实用的数字测试仪器。
本文首先探讨了逻辑分析仪的工作原理及需求分析，并在此基础上，确定了逻辑分析仪的整体方案。之后在QuartusII的开发环境中使用VerilogHDL语言对模块进行了编码，以实现所需的功能。本设计主要由三大部分组成，时钟模块，采集模块，VGA显示模块。其中采集模块是整个设计的核心部分，该模块主要由检测电路，触发电路，采集电路，移位寄存器组成。
最终，使用QuartusII结合modelsim对系统功能进行了一系列的仿真测试，验证了本逻辑分析仪功能与设计相符，具有变频采样时钟和多路采样通道。本逻辑分析仪使用液晶显示器作为波形显示屏幕，用FPGA控制其接口、数据传输及数据的显示，因而实时采样波形的显示效果度好，这标志着未来逻辑分析仪一个新的发展趋势。
关键词：FPGA,逻辑分析仪，VerilogHDLTheDesignandImplementationofLogicAnalyzerBasedonFPGA
Abstract
Logicanalyzerplaysahugeroleinthedebuggingofdigitalsystem,butthepriceoflogicanalyzeringeneralisveryexpensive,whichseriouslyaffecteditpopularity.Inordertomakemoreuserstousethelogicanalyzer.ThedesignofalogicanalyzerbasedonthevirtualinstrumenttechnologyandFPGAtechnology.Thedesignthelogicanalyzerthroughtheintegrationofcomputertechnology.sensortechnology,digitalprocessingtechnologyandfullymobilizethesoftwareandhardwareresources,whichbreakthroughdataprocessingandstorageandotheraspectsanditisthetrendofinstrumentdevelopment.ThelogicanalyzercombinesFPGAtechnologyandvirtualinstrumenttechnology.whichusesnewtechnologytohighlighttheadvantagesofsmartinstrumentationapplications.VirtualLogicAnalyzerisatenthofthepriceoftraditionallogicanalyzer,itisapracticaldigitaltestequipment.
Firstly,thepaperdiscussestheprinciple,theoveralldesignscheme,andthedemandanalysisofthelogicanalyzer.Secondly,inordertoachievethedesiredfunctionalityhasbeenencodedusingVerilogHDLlanguageintheQuartusIIdevelopmentenvironment.Thedesignmainlyconsistsofthreeparts,clockmodule,dataacquisitionmodule.VGAdisplaymodule.Theacquisitionmoduleisthecorepartofthewholedesign,themoduleiscomposedofadetectioncircuit,triggercircuit,samplingcircuitandshiftregister.
Finally,LogicanalyzersystemfunctionsaretestedusingtheQuartusIIsimula