1、作者：Pan Hon glia ng僅供個人學習本科畢業設計(論文)開題報告1課題的意義邏輯分析儀(Logic Analyzer)是以邏輯信號為分析對象的測量儀器。是一種數 據域儀器，其主要作用是在時鐘作用下對被測系統的數字信號進行采集并顯示出來， 來判斷時序正確與否。隨著集成電路技術的發展和計算機的應用，數字系統的實現方法也經歷了由分立 元件、小規模、中規模到大規模、超大規模，直到今天的專用集成電路（ASIC），然而其調試和檢測也越來越復雜。對于設計人員來說，若想從大量的數據流中找出一些 無規則、隱蔽、隨機的錯誤無異于大海撈針，所以，必須采用一些全新的測試設備才 能及時、迅速、準確的解決問題

2、，而邏輯分析儀（LA）就是最基本、最具有代表性的 數據域測試儀器，邏輯分析儀作為電路設計的重要檢測工具相當于時域測量中的示波 器。正如在模擬電路錯誤分析中需要示波器一樣，在數字電路故障分析中也需要一種 儀器，它適應了數字化技術的要求，是數字、邏輯電路、儀器、設備的設計、分析及 故障診斷工作中不可缺少的工具。在測試數字電路、研制和維修電子計算機、微處理 器以及各種集成化數字儀表和裝置中具有廣泛的用途；還是數字系統設計、偵錯、軟 件開發和仿真的必備儀器；作為硬件設計中必不可少的檢測工具，還可將其引入實驗 教學中，建立直觀感性的印象，提升學生的硬件設計能力，可以全面提高教學質量； 隨著科技的發展，L

3、A在多通道、大存儲量、高采樣速率、多觸發功能方面得到更快 的發展，在航天、軍事、通信等數字系統領域得到越來越廣泛的應用。因此研究邏輯 分析儀是很有必要的。2國內外研究現狀自1973年美國HP公司和BIOMATION公司研制出邏輯分析儀以來，加上計算機、 信號處理、軟件工程等技術的快速發展，邏輯分析儀已經歷了四代：第一代僅具有簡 單的觸發功能和顯示方式，速度慢且功能單一，定時分析儀和狀態分析儀分別屬于兩 種儀器；第二代的標志是微機化，很大程度上改進了觸發和顯示方面，定時分析儀和 狀態分析儀被結合到一起使用，便于對微機的軟硬件進行分析；第三代具有速度高、 通道數多、存儲容量大等特點，而且具有了以系

4、統性能分析為重點的分析能力；第四 代產品則是性能相當完善的邏輯分析儀或邏輯分析系統。隨著數字設備檢測儀器在生活中的廣泛應用，邏輯分析儀有著很好的市場和廣闊 前景。基于整體而言，獨立式邏輯分析儀已發展到相當高標準的產品，例如采樣率可 以8GHz通道數可擴充到300個信道以上存儲深度相對也高，獨立式邏輯分析儀以往 價格昂貴從幾萬到數十萬不等，一般用戶很少用得起。最近臺灣Oltek科技有限公司推出的0LA2032BTM獨立臺式EasyDebugTM邏輯分析儀，擁有獨立 32數據通信， 時須達到250MHz，狀態分析和寬帶高達100MHz存儲深度最大2Mbytes，它技能獨 立放在桌面偵測采集需要檢測

5、的數字信號也可以通過高性能軟件來對存儲和觀察捕獲 的波形作進一步的分析。性價比高，基本上實現了讓每個工程師都用得起。尤其在數 字電路教學中，改變了以往老師為了較低成本使用虛擬邏輯分析儀進而產生的不直觀、 麻煩等問題，在同一個價格上，我們可以吧臺式獨立式邏輯分析儀很輕松地拎起來。基于計算機接口的卡式虛擬邏輯分析儀，以較小的成本提供了相應的性能，但是 卡式虛擬邏輯分析儀也有很大缺點，它需要配置電腦才能使用，尤其數字測試中，工 程師往往會陷入一堆PCB板中，采用旋轉按鈕的儀器要比在屏幕上移動鼠標更加方 便。技術的發展也逐漸把示波器和邏輯分析儀的功能融合在一起，成為混合式的儀器，也稱混合信號測試儀器。

6、3畢業設計（論文）的主要內容本論文的簡易邏輯分析儀是基于 USB接口并且采用現場可編程器件FPGA而設計 的，通過USB接口，實現了計算機和外設備之間通信速度、穩定性和易用性，同時即 插即用的特性讓其使用非常方便。本課題研究內容包括以下幾個方面：1研究了本論文的設計方案及其論證，包括邏輯分析儀的原理設計，方案比較，芯片 選擇等工作，并且擬定了虛擬邏輯分析儀的參數；2.介紹了 USB接口的工作原理；3進行邏輯分析儀的硬件設計，包括確定硬件設計的總框圖，然后進行邏輯分析儀的 外圍電路設計；4.進行邏輯分析儀的軟件設計，包括基本思想，VHDL語言和QuartuSl軟件介紹，進行各個模塊的設計和仿真，

7、完成 FPGA芯片和外圍芯片的接口設計。1) .邏輯分析儀硬件設計邏輯分析儀硬件電路由 Altera公司的Cyclone芯片EP1C3T144C8構 建.EP1C3T144C8內部有1個鎖相環，2910個LE單元，13個M4K RAM和104 個I/O管腳。利用EP1C3T144C8主要完成數據采集電路的設計。包括五級采樣時鐘： 100KHz、1MHz、20MHz、40MHz和100MHz ； 48個采樣通道.。硬件電路如圖1所 示.2) .邏輯分析儀軟件設計邏輯分析儀的主處理器，由FPGA實現。基本質為硬件電路的設計和內部固化，在設 計中借鑒了軟件的編程思想，采用了模塊化的方法，由底層至頂層

8、的構造方式，主程 序流程圖如圖2所示。圖1.邏輯分析儀硬件設計整體框圖實時采集觸發鍵控單極觸發預值觸發字檢測輸入信號邏輯狀態Y5階段進度計劃時間匕成的任務、咨詢的問題及指導內容1月10日1月20日了解課題內容，收集與課題相關的文獻資料1月20日2月27日學習邏輯分析儀相關知識，完成老師給定英文翻譯2月27日3月5日通過學習了解與課題相關的資料，完成開題報告的撰寫3月6日3月12日完善開題報告，學習VHDL編程語言使用特點和編程方法3月13日3月19日整理設計思路，開始設計的初始工作3月20日3月26日了解邏輯分析儀的基本原理及不同方案間的比較3月27日4月2日學習基于FPGA的邏輯分析儀4月3

9、日4月9日編寫邏輯分析儀的程序4月10日4月16日在查資料編寫程序過程中，開始著手寫畢業設計論文初稿4月17日4月23日用Quartus II仿真工具對已編好的程序進行波形仿真4月24日4月30日項目功能實現之后，提交審核5月1日5月20日按畢業設計（論文）格式要求，認真撰寫論文5月20日6月2日檢查、修改論文，并裝訂好論文6月3日6月10日提交論文，做好答辯幻燈片，準備答辯6參考文獻1 馬建國，孟憲元，電子設計自動化技術基礎M.北京：清華大學出版社，2004.42 李廣軍，孟憲元，可編程ASIC設計與應用M.成都：電子科技大學出版社，2003.93 任曉東，文博，CPLD/FPGA高級應用指

10、南M.北京：電子工業出版社，2003.64 孫航，XILINX可編程邏輯器件的高級應用和設計技巧M.北京：電子工業出版社，2004.8孫明權,VHDL數字控制系統設計范例M.北京：電子工業出版社，2003.16 渥倫斯基（英），凌純清澤譯,VHDL數字系統設計（第二版）M.北京：電子工業 出版社，2004.77 修訂版,侯伯亨，顧新,VHDL硬件描述語言與數字邏輯電路設計M.西安：西安電子 科技大學出版社，19978 徐光輝，程東旭，黃如，基于FPGA的嵌入式開發與應用M.電子工業出版社，2006. 09。9 潘松，黃繼業,EDA技術與VHDLM.清華大學出版社，2006. 02。10 林明全

11、,VHDL數字控制系統設計范例M.北京：電子個工業出版社，2003.1指導教師意見：指導教師簽名：年月日系（教研室）意見:主任簽字： 年 月 日版權申明本文部分內容，包括文字、圖片、以及設計等在網上搜集整理。版權為潘宏亮個人所有This article in eludes someparts, in cludi ng text, pictures, and desig n. Copyright is Pan Hon glia ng's pers onal own ership.用戶可將本文的內容或服務用于個人學習、研究或欣賞，以及其他非商業性或非盈利性用途，但同時應遵守著作權法及其他相

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