学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于FPGA的虚拟逻辑分析仪的开发

作　者: 邓云祥
导　师: 苏燕辰
学　校: 西南交通大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 逻辑分析仪虚拟仪器 FPGA Verilog HDL
分类号: TM935
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 572次
引　用: 5次
阅　读: 论文下载

内容摘要

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。

全文目录

第1章绪论  7-13
  1.1 课题的引入  7-8
  1.2 逻辑分析仪  8-10
    1.2.1 逻辑分析仪的基本工作原理  9
    1.2.2 逻辑分析仪的一些技术指标  9-10
  1.3 虚拟仪器的简单介绍及发展现状  10-11
  1.4 研究虚拟逻辑分析仪的必要性  11-12
  1.5 论文的实现  12-13
第2章可编程逻辑器件  13-22
  2.1 简单PLD的基本结构  13-14
  2.2 现场可编程门阵列(FPGA)  14-16
    2.2.1 FPGA的分类  14-15
    2.2.2 FPGA的基本结构  15-16
  2.3 选择FPGA芯片  16-21
    2.3.1 Cyclone系列器件的特点  16-17
    2.3.2 EP1C3T系列Cyclone芯片的结构描述  17-21
  2.4 FPGA的应用  21-22
第3章逻辑分析仪的硬件电路设计  22-32
  3.1 虚拟逻辑分析仪系统结构  22
  3.2 硬件设计  22-29
    3.2.1 逻辑分析仪的功能模块  23-26
    3.2.2 逻辑分析仪的电源设计  26-27
    3.2.3并口驱动设计  27-29
  3.3 电路印制板(PCB)的设计  29-32
    3.3.1 高频电路设计技术  30
    3.3.2 逻辑分析仪的PCB设计  30-32
第4章逻辑分析仪的功能软件设计  32-50
  4.1 可编程逻辑器件的应用  32-35
    4.1.1 基本设计方法  32-34
    4.1.2 设计流程  34-35
  4.2 Verilog HDL的基本结构与硬件描述的设计过程  35-37
    4.2.1 module模块的基本结构  35-36
    4.2.2 用Verilog HDL进行硬件设计的实现过程  36-37
  4.3 虚拟逻辑分析仪具体模块的设计输入和编译  37-42
  4.4 仿真  42-44
  4.5 器件编程与配置  44-50
    4.5.1 Cyclone芯片的配置  45-47
    4.5.2 JTAG模式下载  47-48
    4.5.3 在系统可编程技术  48-50
第5章逻辑分析仪与计算机的通信  50-56
  5.1 物理接口准则  50-51
    5.1.1 总体设计  50-51
    5.1.2 接口设计  51
  5.2 接口通信种类  51-52
  5.3 EPP模式简介  52-53
  5.4 EPP的数据传输模式  53
  5.5 EPP寄存器  53-54
  5.6 EPP控制芯片的编程  54-55
  5.7 并口的调试  55-56
第6章逻辑分析仪的驱动程序  56-74
  6.1 设备驱动程序环境  56-61
    6.1.1 Win32程序接口  56-60
    6.1.2 Windows设备驱动程序模型  60
    6.1.3 Windows设备驱动程序的调用  60-61
  6.2 设备驱动程序的组成部分  61-62
  6.3 驱动程序的入口点和回调例程  62-70
    6.3.1 分发例程  64-66
    6.3.2 创建设备  66-67
    6.3.3 硬件资源分配  67-69
    6.3.4 调用其它层的驱动程序  69-70
  6.4 串行硬件的访问  70-72
  6.5 电源管理  72
  6.6 WMI  72-74
第7章仪器控制面板设计及结果分析  74-79
  7.1 电路板的整体调试  74-75
  7.2 虚拟逻辑分析仪控制面板的编写  75-76
  7.3 逻辑分析仪的一个测试例子  76-78
  7.4 结果分析  78-79
结论  79-81
致谢  81-82
参考文献  82-85
附录一  85-86
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  86

基于FPGA的虚拟逻辑分析仪的开发

内容摘要

全文目录

相似论文