基于单片机与FPGA的逻辑分析仪设计

"简易逻辑分析仪是一个基于单片机AT89C55和FPGA芯片EP1C6Q240C8的系统，它实现了数字信号发生器和逻辑分析仪的功能。系统能产生8路逻辑序列，频率范围100Hz至5MHz，并能对信号进行定时和状态分析，支持多种触发模式。通过键盘输入，模拟示波器显示波形，LCD显示分析结果，具备友好的用户界面和简单的操作流程。" 本文主要介绍了一种简易逻辑分析仪的设计，其设计核心是单片机AT89C55和FPGA芯片EP1C6Q240C8，结合了数字电路理论，旨在提供一种高效、易用的逻辑分析工具。该系统包括两个关键部分：数字信号发生器和逻辑分析仪。 数字信号发生器部分，能够生成8路逻辑序列，频率范围覆盖100Hz到5MHz。为了实现这一功能，设计者对比了两种方案：一是使用555定时器和74LS194移位寄存器组合，二是利用FPGA产生伪随机序列。考虑到方案二的简便性和更优的序列随机性，最终选择了FPGA实现。 逻辑分析仪部分，可以对8路输入信号进行定时分析和状态分析，支持单级、二级和三级触发字，以及边沿触发和脉冲宽度触发功能。为了便于用户理解和操作，系统提供了分页显示和移动标志线，通过键盘输入指令，配合模拟示波器显示屏显示数字序列波形，以及LCD显示器展示逻辑分析结果。这样的设计提高了人机交互的灵活性，使得系统界面友好且易于操作。 在信号采集和判决环节，针对低频和高频信号，设计者分别提出了数字电路判定和模拟电路判定的方案。对于100Hz以下的信号，方案一是合适的，尽管存在量化误差的影响。而100Hz到5MHz的高频信号，则需要采用方案二，即使用比较器进行判断，以确保在全频段的精确性。 电平调节方面，系统通过电位器分压满足1V至5V的输出电平需求，并且设计了两种逻辑门限电压可调的方案，包括电阻串联分压和模拟开关选择，以适应不同的应用需求。 这个简易逻辑分析仪集成了信号生成、采集、分析和显示等功能，具有较强的实用性和灵活性，为电子工程师在研发和故障排查过程中提供了有力的支持。