畢業(yè)論文usb

1、1緒論1.1課題研究背景及意義20世紀(jì)70年代以來，伴隨電腦技術(shù)、大規(guī)模積體電路、可編程邏輯器件、高速數(shù)據(jù)信號處理器的迅猛發(fā)展，各種數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)、檢測任務(wù)越來越多，也越來越復(fù)雜了。數(shù)字電路系統(tǒng)所處理的資訊都是用離散的二進(jìn)位來表示，常用“1”來表示高電平，“0”表示低電平，多個二進(jìn)位位的組合構(gòu)成一個數(shù)據(jù)，我們稱這一領(lǐng)域是數(shù)據(jù)域；該領(lǐng)域測試技術(shù)即被稱為數(shù)據(jù)域測試技術(shù)，簡稱數(shù)據(jù)域測試。在數(shù)據(jù)域測試的領(lǐng)域中，大多數(shù)情況下只在意數(shù)據(jù)信號之

2、間的邏輯關(guān)系和時序關(guān)系，缺忽視了實(shí)際的具體波形。對于設(shè)計(jì)人員來說，若想從大量的數(shù)據(jù)流中找出一些無規(guī)則、隱蔽、隨機(jī)的錯誤無異于大海撈針，所以，必須采用一些全新的測試設(shè)備才能及時、迅速、準(zhǔn)確的解決問題，如邏輯分析儀、仿真器、數(shù)據(jù)圖形產(chǎn)生器、嵌入式開發(fā)系統(tǒng)等等。其中，邏輯分析儀（LogicAnalyzer，簡稱LA）是最基本、最具有代表性的數(shù)據(jù)域測試儀器。邏輯分析儀的主要作用是在時鐘作用下對被測系統(tǒng)的數(shù)字信號進(jìn)行采集并顯示出來，來判斷時序正確

3、與否。與示波器不同，邏輯分析儀沒有具體的電壓值顯示，并且通常只顯示兩個電壓—即邏輯“1”和“0”，因此設(shè)定一個電壓作為參考是必需的，被測信號通過比較器與參考電壓進(jìn)行比較，比參考電壓高的為高電平（即為邏輯“1”），同理，比參考電壓低的即為低電平（邏輯“0”），在高電壓與低電平之間形成數(shù)字波形。例如：利用100MHZ采樣頻率的邏輯分析儀對一個待測信號進(jìn)行檢測時，我們設(shè)定參考電壓為2V，邏輯分析儀平均每10ns就對被測信號采取一個點(diǎn)，高于2V

4、的為邏輯“1”，低于或等于2V的為邏輯“0”，之后“1”和“0”就可以連成一個簡單且連續(xù)的波形。在此波形中，設(shè)計(jì)人員能很方便的找出異常的地方?？傊?，邏輯分析儀是一種分析數(shù)位化設(shè)備軟體和硬體的測試儀器，主要用于分析數(shù)字系統(tǒng)的邏輯關(guān)系，有效的解決了復(fù)雜類型的數(shù)字系統(tǒng)的檢測和故障診斷為題。隨著電腦技術(shù)的迅速發(fā)展及其廣泛應(yīng)用，電腦上傳統(tǒng)的并行和串行介面已經(jīng)無法滿足PC與外部設(shè)備之間不斷提高的速度和穩(wěn)定性、易用性的要求，而且給電腦系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來諸

5、多麻煩，給用戶也帶來很多不便，限制了電腦的發(fā)Commented[f1]:段前2個字元1.2.2邏輯分析儀的發(fā)展趨勢邏輯分析儀未來的發(fā)展趨勢主要有以下幾個方面：第一，它與網(wǎng)路的結(jié)合，這便于遠(yuǎn)程操作和控制，而且所測數(shù)據(jù)能再網(wǎng)上共用，便于專家在異地指導(dǎo)操作人員利用儀器對數(shù)字設(shè)備進(jìn)行高難度維護(hù)、檢修；第二，與其他儀器的結(jié)合，例如Agilent公司的16500、16600和16700系列和Tektronix公司的9200系列都是模組化的綜合邏輯分

6、析系統(tǒng)，包括了高性能的邏輯分析儀、數(shù)字信號發(fā)生器和數(shù)字示波器等多種儀器；第三，支持多種匯流排結(jié)構(gòu)，新一代邏輯分析儀應(yīng)能支持PC主機(jī)采用的新型IO匯流排，以滿足開發(fā)人員調(diào)試和分析PC主機(jī)或任何高性能電腦系統(tǒng)的需要；第四，能對多微處理器結(jié)構(gòu)同時進(jìn)行檢測、調(diào)試和驗(yàn)證。例如泰克公司的TLA700系列邏輯分析儀，具有2176個邏輯通道以及每個通道高達(dá)16M的存儲深度；第五，支持人性化操作。對較復(fù)雜的觸發(fā)設(shè)置以及與被測系統(tǒng)的連接、顯示方面等都應(yīng)支持

7、人性化操作，讓用戶感到熟悉、方面。整個邏輯分析儀應(yīng)向標(biāo)準(zhǔn)化、便攜化發(fā)展，因此研究基于USB介面的虛擬邏輯分析儀是符合這一發(fā)展趨勢的。1.3本論文研究的主要內(nèi)容本文的虛擬邏輯分析儀是基于USB介面并且采用現(xiàn)場可編程器件FPGA而設(shè)計(jì)的，通過USB介面，實(shí)現(xiàn)了電腦和外設(shè)備之間通信速度、穩(wěn)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(nèi)容包括以下幾個方面：1.研究了本論文的設(shè)計(jì)方案及其論證，包括邏輯分析儀的原理設(shè)計(jì)，方案比較，晶