CN205539372U

CN205539372U - 一种简易逻辑分析仪

Info

Publication number: CN205539372U
Application number: CN201620058363.5U
Authority: CN
Inventors: 葛益娴; 张鹏; 周俊萍; 赵伟绩
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2016-01-21
Filing date: 2016-01-21
Publication date: 2016-08-31
Anticipated expiration: 2026-01-21

Abstract

本实用新型公开了一种简易逻辑分析仪，包括FPGA、单片机、配置电路、矩阵键盘、采集设备、时钟触发器、LCD显示器和VGA显示器；所述单片机、配置电路、采集设备、时钟触发器和VGA显示器均与FPGA连接，所述LCD显示器和矩阵键盘均与单片机连接。本实用新型通过FPGA高速的实时储存和传输，实现多路的数据采样，具有通道数多，采样速度快，结构简单，成本低等优点。

Description

一种简易逻辑分析仪

技术领域

本实用新型涉及一种简易逻辑分析仪，具体涉及一种FPGA+单片机的简易逻辑分析仪。

背景技术

FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是区别于专用集成电路（ASIC）而存在的一种半专用半定制电路而出现的，不仅克服了定制电路开发周期长、成本高的不足，又解决了纯数字器件性能有限的缺点。单片机是单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）的简称，它在一个芯片上集成了中央处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM、EPROM、Flash ROM）、定时器/计数器（Timer）和其他各种输入/输出（I/O)设备（如RS-232串行通信口、中断通信口、中断控制、系统时钟及系统总线等）。

逻辑分析仪（Logic Analyzer 简称LA)，主要在数字系统的逻辑关系检测分析方面，具备很强的数据选择能力以及数据跟踪能力，能够有效及时定位复杂数字系统的故障和问题，已经成为了数据域测试仪器领域中最有效的一种仪器。目前针对逻辑分析仪的装置，出现了一些典型的设计方案。比如，北京控制工程研究院设计了一种USB接口高速实时采样逻辑分析仪（授权实用新型专利，一种USB接口高速实时采样逻辑分析仪，授权专利号：ZL201310142187.4），采用单片机系统+FPGA系统结构，具有高速实时采样的优点。单片机系统实现GPIF状态机的同步时钟采用100MHz工作，实现了USB总线实时传输600Mbps采样原始数据，即1通道600MHz采样速率。这种采样频率与通道数成正比，在对通道数没有要求的情况下，这种逻辑分析仪的采集速率很快，通道数达到16路时，采样就会变的非常慢。福建师范大学设计了一种基于PC的逻辑分析仪（授权实用新型专利，一种基于PC的逻辑分析仪，授权专利号：ZL201320197466.6），分为上位机和下位机两部分。在这种结构模式下，上位机通过USB与下位机相连，能够实现对单总线、I2C 、I2S、SPI等各类总线上传输的数据进行直观的分析，但是FPGA的时钟由时钟模块采用有源晶振来提供的，这就导致了数据的采集速率会很慢。四川和芯微电子公司设计了一种逻辑分析仪（授权实用新型专利，逻辑分析仪，授权专利号：ZL201420410283.2），采集模块与时钟触发模块和PCIE控制器相连，PCIE接口连接PCIE控制器和主机。这种结构，利用PCIE的高带宽，省略逻辑分析仪内部数据存储单元，PCIE的带宽决定采样的速率和通道数，主机的内存大小决定每个通道的存储深度。这种逻辑分析仪理论上可以达到32通道，采样速率为1GHz，存储深度为256Mbit/通道，但这些性能依赖PCIE的带宽和主机的内存的大小，会增加很多成本。而且在实际的使用时，并不能达到理论值。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种简易逻辑分析仪。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种简易逻辑分析仪，其特征在于：包括FPGA、单片机、配置电路、矩阵键盘、采集设备、时钟触发器、LCD显示器和VGA显示器；所述单片机、配置电路、采集设备、时钟触发器和VGA显示器均与FPGA连接，所述LCD显示器和矩阵键盘均与单片机连接。

所述VGA显示器采用R-2R电阻网络作为显示DAC电路。

所述FPGA选用ALTERA公司的EP1C83T144C8型号。

所述单片机选用STC11系类的STC11L32XE型。

所述时钟触发器采用上升沿触发和下降沿触发两种触发模式，触发模式的选择，采用拨码开关控制。

所述配置电路采用AS和JTAG共用的配置方式。

本实用新型所达到的有益效果：本实用新型通过FPGA高速的实时储存和传输，实现多路的数据采样，具有通道数多，采样速度快，结构简单，成本低等优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，一种简易逻辑分析仪，包括FPGA、单片机、配置电路、矩阵键盘、采集设备、时钟触发器、LCD显示器和VGA显示器；单片机、配置电路、采集设备、时钟触发器和VGA显示器均与FPGA连接，所述LCD显示器和矩阵键盘均与单片机连接。

上述配置电路采用AS和JTAG共用的配置方式，配置FPGA的基本设定。采集设备提供了16路数据捕获通道。时钟触发器采用上升沿触发和下降沿触发两种触发模式，触发模式的选择，采用拨码开关控制。VGA显示器的接口是模拟信号接口，FPGA只能输出数字信号，因此VGA显示器采用R-2R电阻网络作为显示DAC电路。

上述FPGA选用ALTERA公司的EP1C83T144C8型号，属于Cyclone 系列，Cyclone器件是基于 1.5V、0.13um 的SRAM全铜工艺制造，能提供最大20060个LEs，以及最大 288Kbit 的内嵌 RAM。

上述单片机选用STC11系类的STC11L32XE型，该系类是由STC生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速/低功耗/超可靠抗干扰的新一代8051单片机，具有之前单片机速度8-12倍速度，内部集成高可靠复位电路，针对高速通信，强干扰的场合。

上述简易逻辑分析仪工作过程如下：配置电路利用JTAG高配置速度的特点，调试FPGA中的基本参数设定，并利用AS非易失的特点将调试完成的程序代码存储到FPGA的SRAM中，完成FPGA的基本参数配置；矩阵键盘输入特定的采样频率，通过单片机扫描，将采样频率送入FPGA中，控制采集设备采集数据，在LCD液晶上显示采样频率，VGA显示器采集到数据，由于一定采样速率下，逻辑分析仪存储能力有限，因此需要通过时钟触发器准确定位数据流中的数据，不同的触发方式采样的数据不一样。

上述简易逻辑分析仪通过FPGA高速的实时储存和传输，实现多路的数据采样，具有通道数多，采样速度快，结构简单，成本低等优点。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种简易逻辑分析仪，其特征在于：包括FPGA、单片机、配置电路、矩阵键盘、采集设备、时钟触发器、LCD显示器和VGA显示器；所述单片机、配置电路、采集设备、时钟触发器和VGA显示器均与FPGA连接，所述LCD显示器和矩阵键盘均与单片机连接，所述配置电路采用AS和JTAG共用的配置方式。

2.根据权利要求1所述的一种简易逻辑分析仪，其特征在于：所述VGA显示器采用R-2R电阻网络作为显示DAC电路。

3.根据权利要求1所述的一种简易逻辑分析仪，其特征在于：所述FPGA选用ALTERA公司的EP1C83T144C8型号。

4.根据权利要求1所述的一种简易逻辑分析仪，其特征在于：所述单片机选用STC11系类的STC11L32XE型。

5.根据权利要求1所述的一种简易逻辑分析仪，其特征在于：所述时钟触发器采用上升沿触发和下降沿触发两种触发模式，触发模式的选择，采用拨码开关控制。