一種簡易邏輯分析儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種簡易邏輯分析儀，包括FPGA、單片機、配置電路、矩陣鍵盤、采集設(shè)備、時鐘觸發(fā)器、LCD顯示器和VGA顯示器；所述單片機、配置電路、采集設(shè)備、時鐘觸發(fā)器和VGA顯示器均與FPGA連接，所述LCD顯示器和矩陣鍵盤均與單片機連接。本實用新型通過FPGA高速的實時儲存和傳輸，實現(xiàn)多路的數(shù)據(jù)采樣，具有通道數(shù)多，采樣速度快，結(jié)構(gòu)簡單，成本低等優(yōu)點。
【專利說明】
一種簡易邏輯分析儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種簡易邏輯分析儀，具體涉及一種FPGA+單片機的簡易邏輯分析儀。
【背景技術(shù)】
[0002]FPGA(Field —Programmable Gate Array)，即現(xiàn)場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是區(qū)別于專用集成電路(ASIC)而存在的一種半專用半定制電路而出現(xiàn)的，不僅克服了定制電路開發(fā)周期長、成本高的不足，又解決了純數(shù)字器件性能有限的缺點。單片機是單片微型計算機(Single ChipMicrocomputer)的簡稱，它在一個芯片上集成了中央處理器(CPU)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、程序存儲器(R0M、EPR0M、Flash ROM)、定時器/計數(shù)器(Timer)和其他各種輸入/輸出(I/O)設(shè)備(如RS-232串行通信口、中斷通信口、中斷控制、系統(tǒng)時鐘及系統(tǒng)總線等)。
[0003]邏輯分析儀(LogicAnalyzer簡稱LA)，主要在數(shù)字系統(tǒng)的邏輯關(guān)系檢測分析方面，具備很強的數(shù)據(jù)選擇能力以及數(shù)據(jù)跟蹤能力，能夠有效及時定位復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)的故障和問題，已經(jīng)成為了數(shù)據(jù)域測試儀器領(lǐng)域中最有效的一種儀器。目前針對邏輯分析儀的裝置，出現(xiàn)了一些典型的設(shè)計方案。比如，北京控制工程研究院設(shè)計了一種USB接口高速實時采樣邏輯分析儀(授權(quán)實用新型專利，一種USB接口高速實時采樣邏輯分析儀，授權(quán)專利號:ZL201310142187.4)，采用單片機系統(tǒng)+FPGA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具有高速實時采樣的優(yōu)點。單片機系統(tǒng)實現(xiàn)GPIF狀態(tài)機的同步時鐘采用100MHz工作，實現(xiàn)了 USB總線實時傳輸600Mbps采樣原始數(shù)據(jù)，即I通道600MHz采樣速率。這種采樣頻率與通道數(shù)成正比，在對通道數(shù)沒有要求的情況下，這種邏輯分析儀的采集速率很快，通道數(shù)達到16路時，采樣就會變的非常慢。福建師范大學(xué)設(shè)計了一種基于PC的邏輯分析儀(授權(quán)實用新型專利，一種基于PC的邏輯分析儀，授權(quán)專利號:ZL201320197466.6)，分為上位機和下位機兩部分。在這種結(jié)構(gòu)模式下，上位機通過USB與下位機相連，能夠?qū)崿F(xiàn)對單總線、I2C、I2S、SPI等各類總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行直觀的分析，但是FPGA的時鐘由時鐘模塊采用有源晶振來提供的，這就導(dǎo)致了數(shù)據(jù)的采集速率會很慢。四川和芯微電子公司設(shè)計了一種邏輯分析儀(授權(quán)實用新型專利，邏輯分析儀，授權(quán)專利號:ZL201420410283.2)，采集模塊與時鐘觸發(fā)模塊和PCIE控制器相連，PCIE接口連接PCIE控制器和主機。這種結(jié)構(gòu)，利用PCIE的高帶寬，省略邏輯分析儀內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲單元，PCIE的帶寬決定采樣的速率和通道數(shù)，主機的內(nèi)存大小決定每個通道的存儲深度。這種邏輯分析儀理論上可以達到32通道，采樣速率為IGHz，存儲深度為256Mbi t/通道，但這些性能依賴PCIE的帶寬和主機的內(nèi)存的大小，會增加很多成本。而且在實際的使用時，并不能達到理論值。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種簡易邏輯分析儀。
[0005]為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0006]—種簡易邏輯分析儀，其特征在于:包括FPGA、單片機、配置電路、矩陣鍵盤、采集設(shè)備、時鐘觸發(fā)器、LCD顯示器和VGA顯示器;所述單片機、配置電路、采集設(shè)備、時鐘觸發(fā)器和VGA顯示器均與FPGA連接，所述IXD顯示器和矩陣鍵盤均與單片機連接。
[0007]所述VGA顯示器采用R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)作為顯示DAC電路。
[0008]所述FPGA 選用 ALTERA 公司的 EP1C83T144C8 型號。
[0009]所述單片機選用STCl I系類的STCl 1L32XE型。
[0010]所述時鐘觸發(fā)器采用上升沿觸發(fā)和下降沿觸發(fā)兩種觸發(fā)模式，觸發(fā)模式的選擇，采用撥碼開關(guān)控制。
[0011]所述配置電路采用AS和JTAG共用的配置方式。
[0012]本實用新型所達到的有益效果:本實用新型通過FPGA高速的實時儲存和傳輸，實現(xiàn)多路的數(shù)據(jù)采樣，具有通道數(shù)多，采樣速度快，結(jié)構(gòu)簡單，成本低等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術(shù)方案，而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。
[0015]如圖1所示，一種簡易邏輯分析儀，包括FPGA、單片機、配置電路、矩陣鍵盤、采集設(shè)備、時鐘觸發(fā)器、IXD顯示器和VGA顯示器;單片機、配置電路、采集設(shè)備、時鐘觸發(fā)器和VGA顯示器均與FPGA連接，所述LCD顯示器和矩陣鍵盤均與單片機連接。
[0016]上述配置電路采用AS和JTAG共用的配置方式，配置FPGA的基本設(shè)定。采集設(shè)備提供了 16路數(shù)據(jù)捕獲通道。時鐘觸發(fā)器采用上升沿觸發(fā)和下降沿觸發(fā)兩種觸發(fā)模式，觸發(fā)模式的選擇，采用撥碼開關(guān)控制。VGA顯示器的接口是模擬信號接口，F(xiàn)PGA只能輸出數(shù)字信號，因此VGA顯示器采用R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)作為顯示DAC電路。
[0017]上述FPGA選用ALTERA公司的EP1C83T144C8型號，屬于Cyclone系列，Cyclone器件是基于1.5V、0.13um的SRAM全銅工藝制造，能提供最大20060個LEs，以及最大288Kbit的內(nèi)嵌RAM。
[0018]上述單片機選用STCl I系類的STCl 1L32XE型，該系類是由STC生產(chǎn)的單時鐘/機器周期(IT)的單片機，是高速/低功耗/超可靠抗干擾的新一代8051單片機，具有之前單片機速度8-12倍速度，內(nèi)部集成高可靠復(fù)位電路，針對高速通信，強干擾的場合。
[0019]上述簡易邏輯分析儀工作過程如下:配置電路利用JTAG高配置速度的特點，調(diào)試FPGA中的基本參數(shù)設(shè)定，并利用AS非易失的特點將調(diào)試完成的程序代碼存儲到FPGA的SRAM中，完成FPGA的基本參數(shù)配置;矩陣鍵盤輸入特定的采樣頻率，通過單片機掃描，將采樣頻率送入FPGA中，控制采集設(shè)備采集數(shù)據(jù)，在LCD液晶上顯示采樣頻率，VGA顯示器采集到數(shù)據(jù)，由于一定采樣速率下，邏輯分析儀存儲能力有限，因此需要通過時鐘觸發(fā)器準(zhǔn)確定位數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)，不同的觸發(fā)方式采樣的數(shù)據(jù)不一樣。
[0020]上述簡易邏輯分析儀通過FPGA高速的實時儲存和傳輸，實現(xiàn)多路的數(shù)據(jù)采樣，具有通道數(shù)多，采樣速度快，結(jié)構(gòu)簡單，成本低等優(yōu)點。
[0021]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種簡易邏輯分析儀，其特征在于:包括FPGA、單片機、配置電路、矩陣鍵盤、采集設(shè)備、時鐘觸發(fā)器、IXD顯示器和VGA顯示器;所述單片機、配置電路、采集設(shè)備、時鐘觸發(fā)器和VGA顯示器均與FPGA連接，所述LCD顯示器和矩陣鍵盤均與單片機連接，所述配置電路采用AS和JTAG共用的配置方式。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種簡易邏輯分析儀，其特征在于:所述VGA顯示器采用R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)作為顯示DAC電路。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種簡易邏輯分析儀，其特征在于:所述FPGA選用ALTERA公司的 EP1C83T144C8 型號。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種簡易邏輯分析儀，其特征在于:所述單片機選用STCll系類的 STC11L32XE 型。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種簡易邏輯分析儀，其特征在于:所述時鐘觸發(fā)器采用上升沿觸發(fā)和下降沿觸發(fā)兩種觸發(fā)模式，觸發(fā)模式的選擇，采用撥碼開關(guān)控制。
【文檔編號】G01R31/3177GK205539372SQ201620058363
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月21日
【發(fā)明人】葛益嫻, 張鵬, 周俊萍, 趙偉績
【申請人】南京信息工程大學(xué)