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基于FPGA的虚拟逻辑分析仪的开发

邓云祥  
【摘要】:逻辑分析仪(Logic Analyzer简称LA)也称逻辑示波器,主要用于分析数字系统的逻辑关系,有效地解决越来越复杂的数字系统的检测和故障诊断问题,是数据域测试仪器中最有用、最有代表性的一种仪器。随着数字技术和计算机的发展,逻辑分析仪成为一种适用于硬件分析和软件分析的崭新的测量仪器。 虚拟仪器(Virtual Instrument,简称VI)是虚拟技术的一个重要组成部分,它是现代计算机软件技术、通信技术和测量技术相结合的产物,虚拟仪器代表着目前测试仪器领域的发展方向。虚拟仪器区别于传统仪器最大的特点在于:虚拟仪器的关键是软件。 本文开展了虚拟仪器方面的研究工作,进行了虚拟仪器及其相关技术的研究,并研制开发了新一代虚拟仪器——一种基于FPGA技术的虚拟逻辑分析仪。它是微机系统及数字电路设计、软件开发的理想仪器。 逻辑分析仪的测试对象是数字系统中的数字信息,其结构复杂,成本较高。本论文所述的是基于虚拟仪器概念的虚拟逻辑分析仪的设计思想和实现方法,由于部分硬件功能软件化而使硬件电路大为简化,提高了逻辑分析仪的可靠性和性能。 通过采用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,简称FPGA)器件,运用Verilog HDL硬件描述语言,设计基于PC机的虚拟逻辑分析仪。它使用起来非常的简便,并在一定程度上节约了成本。在同等的性能条件下,相应的虚拟仪器价格要低二分之一甚至更多。这种虚拟逻辑分析仪强大的功能和价格优势,使得它在仪器计量领域具有很强的生命力和十分广阔的前景,具有一定的教学和科研价值。


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