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随着数字技术、大规模集成电路及计算机的大量普及和快速发展,逻辑分析仪(Logic Analyzer,简称LA)作为数字系统的数据域测试仪器中应用最为广泛、最有代表性的一种通用测试仪器,为解决越来越复杂的数字系统的检测和故障诊断问题提供了强有力的工具。虚拟仪器(Virtual Instrument,简称VI)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,它代表着目前测试仪器领域的发展方向。而如今互连资源丰富、性价比高的现场可编程逻辑器件(Filed Programmable Gate Array, FPGA)已经在高速数据采集上得到了广泛的应用,它是数字电路设计的利器。正是基于此,本文充分运用FPGA技术和虚拟仪器技术,开展了虚拟逻辑分析仪系统的研究与设计。本文首先探讨了逻辑分析仪的工作原理及需求分析,并在此基础上,确定了逻辑分析仪的整体方案,即仪器由PC端应用软件和数据采集系统的硬件两大部分组成,并对系统的各个组成模块的设计方案进行了研究,包括探头模块、时钟模块、延迟与锁存模块、毛刺检测模块、触发识别模块、存储控制模块、USB接口模块。在具体设计中,课题主要利用FPGA技术及一些相关的软硬件知识,完成了系统的采集、触发、存储、控制、接口模块的设计,这几大模块是逻辑分析仪的核心组成部分,都是在ALTERA公司的CycloneⅡ系列中的一款型号为EP2C8Q的FPGA中实现的,采用了Verilog HDL硬件描述语言与原理图相结合的混合输入方式,包括触发产生电路、触发选择电路、触发抑释电路、预触发电路、时基电路、前置／后置计数电路、FIFO (First In First Out)存储控制电路、通信接口电路。完成电路设计后,在ALTERA公司的QuartusⅡ中对整个FPGA电路进行了功能和时序仿真,并在GX-SOPC-EDA-STARTER-EDK开发板上进行了调试,以保证电路设计的正确性和可靠性。系统采用可编程逻辑器件,既提高了系统的集成度,也能满足逻辑分析仪基本功能的要求,同时在调试过程中可反复修改,提高了设计的灵活性,也节约了成本。最后论文对主要工作进行总结,介绍了该逻辑分析仪的特点和不足,并指出了系统软硬件需要进一步完善和发展的方面,以及未来逻辑分析仪的发展方向。