基於FPGA的邏輯分析儀SOPC設計

2022-11-11 18:57:03 字數 3191 閱讀 2980

第31卷第1期2012年1月

實驗室研究與探索

v0【l3ln01

jan.2012

基於fpga的邏輯分析儀sopc設計

倪德克(西安郵電學院電子工程學院,陝西西安710121)

摘要:採用sopc方法設計了邏輯分析儀,分析了系統中各組成部分的工作原理重點闡述了利用

,fpga片內pll的時鐘分相取樣法,將系統取樣率提高到該設計成本較低,可以滿足一般

數位電路的除錯,具有很好的實用價值。

關鍵詞:邏輯分析儀中圖分類號:tm 935

文獻標誌碼:a

文章編號

ni de—ke..

0 引言

邏輯分析儀是一種重要的資料域測試儀器,可以檢測數位電路工作時的邏輯電平,適用於使用者對電路進行時序分析、軟硬體聯調等工作。根據硬體設計上的差異,目前邏輯分析儀主要分為獨立式邏輯分析儀和虛擬式邏輯分析儀一。前者的取樣率、儲存深度等都比較高,但其**昂貴,應用範圍受到較大限制;後者成本低廉,與pc機的軟體配合使用,受到很多電子設計人員的歡迎,但其取樣率一般低於適用於工作頻率20 mhz以下數位電路。

本文提出了一種邏輯分析儀的可程式設計片上系統

設計方法,以

1kbit/路,適用於工作頻率80 mhz以下數位電路。其設計過程是:使用vhdl語言描述資料採集與儲存模組、觸發條件設定與識別模組、按鍵控制模組、vga

顯示模組,硬體電路實現資料的高速採集、儲存、顯示;使用sopc技術,新增niosh軟核處理器,在nios ii

ide軟體中利用c語言的設計靈活性,通過nios11軟核進行資料的分析與處理,轉換為直觀的影象資料,最後通過vga方式進行顯示 。這種設計方法既提高

了資料取樣率,資料處理上又充分發揮了c語言設計靈活性特點,硬體成本低,具有很好的實用價值。

1 邏輯分析儀的sopc系統設計

邏輯分析儀的sopc設計原理框圖如圖1所不,

ahera公司的ep2c8q208型號fpga為硬體平台,結

主要包括按鍵控制模組、觸發條件設定與識別模組、資料採集與儲存模組、niosii軟核設計、vga顯示模組等。

合片內pll,採用分相時鐘取樣的方法,實現了最高400msa/s的取樣率,取樣通道為16路,儲存深度為

收稿日期

使用控制按鍵可以設定觸發條件,當待採集資料

符合觸發條件時,產生觸發有效訊號,對資料進行採集與儲存,當達到儲存深度時,停止資料採集與儲存;儲存的資料通過niosⅱ軟核讀取到外部儲存器當中,使用c語言將採集資料處理成

**專案:西安郵電學院中青年教師科研**專案(101 ̄435)

作者簡介:倪德克(1977一),男,河南南陽人,碩士,講師,主要研究方向為電子電路設計、數字訊號處理。

第1期倪德克:基於fpga的邏輯分析儀sopc設計

45為了保證測試精度,實際使用時至少以被測訊號頻率

參考文獻

孫續.邏輯分析儀——資料域測試的典型儀器[j].現代科學

的5倍取樣,即被測訊號頻率最高頻率為80 mhz。

經實際驗證,本設計硬體電路工作正常,採集資料

準為確.vga顯示波形正確。圖8為系統以400 msa/s的取樣率採集50 mhz資料時的工作情況,16路觸發資料為

儀器[2]任愛鋒,孫肖子,郭萬有.基於pc的個人邏輯分析儀設計[j].數

據採集與處理

[3]間琳,汪道輝.基於fpga的虛擬邏輯分析儀設計與實現[j].

電子技術應用

[4]師奕兵,王厚軍.高速邏輯分析儀產品化設計的關鍵技術[j].儀

器儀表學報

[5]師奕兵,王厚軍,陳光福.高速多通道虛擬邏輯分析儀[j].儀器

儀表學報

[6]戴志堅,師奕兵,王厚軍.邏輯分析儀高速資料採集及資料視窗

定位[j].電子科技大學學報

osⅱ的vga影象控制器的研究與設計[7]孫愛良,郭海麗.基於ni

[j].自動化與儀器儀表

[8]陳新華,範煒琳,王成義,等.基於fpga晶元和eda技術的邏輯

分析儀系統設計[j].微電子學與計算機

[9]夏新恩,洪遠泉.基於微控制器和eda技術的邏輯分析儀設計

[j].計算機工程

[10]王曉東.基於dsp與cpld的邏輯分析儀設計[j].現代電子技

術王振宇,許年豐.基於niosii的嵌入式高速邏輯分析儀[j].微計

圖8系統採集50 mhz訊號時的vga顯示影象算機資訊

[12]劉

巖,王曉君.基於sopc的自定義外設fifo[j].電子技術,

5 結語

本設計採用sopc的設計方法,使用分相時鐘採

[13]王建校,危建國.sopc設計基礎與實踐[m].西安:西安電子科

技大學出版社,2006.

[14]張陽,陳家勝.基於sopc的vga測試訊號發生器設計[j].南

京師範大學學報(工程技術版

樣法進行高速資料採集,通過niosⅱ軟核進行資料的分析、處理,最終實現了最高400 msa/s取樣率的邏輯

分析儀設計。該邏輯分析儀可.以滿足一般教學、科研

[15]朱嶸吉吉,戎蒙恬,劉文江.基於soc的vga/lcd控制器設計和實

現[j].計算機工程

[16]王進,樓向雄,鄧先燦.一種基於fpga的虛擬邏輯分析儀硬

件部分的實現[j].電子技術

的需求,成本低廉,操作簡單,具有很好的實用價值。

(上接第14頁)

[6]馬

靜,劉樹興.桑枝中1一脫氧野尻黴素的研究進展[j].食品科技

[12]姚連初,黃麗華.桑葉注射液的研製、質控和臨床應用[j].現代

醫用藥學

[14]黎歡吉.桑葉和蠶粉中dnj分離純化及含量測定研究[j].陝西

農業科學

[8]鈴木誠.桑葉功能新發現[j].中國農業推廣

[15]歐陽臻,陳鈞.不同季節桑葉中1一脫氧野尻黴素(dnj)含量的

測定[j].食品科學

[16]施新琴,崔為政,裘立群,等.反相高效液相色譜一紫外檢測法測

定1-脫氧野尻黴素的含量[j].蠶業科學

[1o]李有業,穎,耿風琴.桑葉一新功能食品的原料[j].世界農

[17]孟

夏,歐陽臻,常鈺,等.不同產地桑葉的l2脫氧野尻黴素

業含量比較[j].中藥材

[18]陳

松,劉巨集程,儲一寧,等.12個桑樹品種桑葉中的1.脫氧野尻

[11]黃東亮,田智得,馮健玲.蠶業資源在醫療保健方面的應用[j].

廣西蠶業

黴素含量測定與分析[j].蠶業科學

頻譜分析儀與網路分析儀的區別

頻譜分析儀主要有兩種結構 掃頻式的和fft,由於fft結構存在測量頻率的限制,一般只用於低頻,而掃頻式的廣泛應用與射頻和微波領域 掃頻相對於fft優點有 測量頻率範圍寬,danl低,測量動態範圍大等 fft相對於掃頻的優點有 實時測量 當然掃頻的頻譜儀有的也有fft功能,如psa,一般的頻譜分析儀,...

血凝分析儀的選型與評價

近年來,凝血自動分析發展迅速,面對眾多製造商生產的各種品牌 效能各異的血凝儀,如何選擇是從事凝血分析工作者面臨的一大任務。一 血凝儀的選型 在選擇血凝儀時,首先需知道血凝分析儀的製造商和效能。同時,在選擇血凝儀時應注意以下幾點。1 正確定位 包括 1 購買血凝儀的目的是從事科研 臨床或二者兼顧 2 ...

申購血型分析儀的論證報告

一 申購血型分析儀的原因 隨著醫療技術的飛躍發展,輸血已發展為臨床醫學的重要部分。輸血 成為臨床疾病救治中的重要手段之一,並在許多情況下成為必不可少 不可替代的救治病人的措施。但是,和其他臨床 方法一樣,輸血除能 病人外,也可能引起不良反應和併發症,有些甚至很嚴重。因此,輸血的安全性成為乙個令人關注...