基于labview的逻辑分析仪设计

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1、【标题】基于LabVIEW的逻辑分析仪设计【作者】李艳伟【关键词】虚拟仪器 LabVIEW  逻辑分析仪  声卡采集【指导老师】朱清友【专业】物理学【正文】1 绪论1.1 研究背景随着计算机技术和大规模集成电路的飞速发展，数据域测试技术的重要性越来越明显。逻辑分析仪是数据域测试最具有代表性的工具之一。逻辑分析仪(logicanalyzer,LA )是解决数字系统的检测和故障诊断问题一种非常有效的仪器。然而专业用的分析仪, 价格昂贵,一般用户无法接受。随着计算机技术的迅速发展和计算机应用的日益普及,近年来,出现了一种基于

2、计算机和软件的新型仪器---虚拟仪器。虚拟仪器技术是仪器技术与计算机技术相结合的产物，它代表着仪器发展的最新方向，有着良好的应用和发展前景[1]。1.2 研究现状从诞生开始，逻辑分析仪往往给人三种印象：（1）价格昂贵，操作麻烦；（2）对使用者的要求较高；（3）与示波器功能大同小异，只是多增加了通道和部分时序等功能。 经查阅资料和社会调查：发现市面上较廉价的逻辑分析仪存在着各种各样的问题，如输入输出通道设计欠佳；观察数据流不能够精确定位；显示方式较为单一；设计结构不合理；价格较高等。这些问题都是本人此次论文研究的重点。1

3、.3 课题研究意义1.3.1 课题研究理论意义逻辑分析仪是数字设备的强有力测试仪器。逻辑分析仪的基本取向近年来在计算机与仪器的不断融合中找到了解决的办法，其中，虚拟仪器发挥了重要作用。随着数字测试技术发展，在示波器原有技术上，融合数字定时和状态分析的逻辑分析仪应运而生，为廉价逻辑分析仪的到来铺平了道路[2]。1.3.2 课题研究现实意义（1）逻辑分析仪可满足当今迅速发展的测量技术方面的各种需要，减轻数字系统设计人员所面临的上市时间和设计周期的压力。目前，逻辑分析仪已能承担硬件开发、硬件和软件集成以及嵌入式软件开发工作，

4、解决那些产品开发中难以辨认的数域测试问题，其中包括模拟信号问题乃至高级语言的源代码等问题[3]。（2）逻辑分析仪在数据域测试的应用越来越广泛，但目前市场主要由外国产品占主导地位，核心技术掌握在如Agilent、Tektronix等大公司手中，国内主要以应用为主，对此的研究并不多。（3）国内在逻辑分析仪方面也做了一些相关的尝试，由于功能单一、性能指标低、操作不灵活，在实际应用领域缺乏足够的竞争力。（4）随着电子技术和计算机技术的发展，电路技术同步向低功耗方向发展，传统仪器的缺陷也使得开发基于虚拟仪器的逻辑分析仪具有相当的

5、现实意义。（5）虚拟仪器这种集计算机技术、通讯技术和测量技术于一体的模块化仪器已在世界范围内得到了广泛的认同与应用。（6）需要指出的是，不可避免仍然是由于本人的技术实力，本论文设计逻辑分析仪实验意义大于实用意义。1.4 本论文研究的内容论文主要围绕逻辑分析仪的设计和实现展开，研究如何应用虚拟仪器技术开发逻辑分析仪。研究基于逻辑分析仪的工作原理和虚拟仪器技术，对如何利用虚拟仪器技术设计逻辑分析仪进行了探讨；经过长时间的改进，通过对基于虚拟仪器技术的逻辑分析仪的设计方案进行比较，确定合理的设计方案；方案包括逻辑分析仪的硬件

6、及软件的设计。同时根据逻辑分析仪的功能和性能指标，讨论并确定了逻辑分析仪的硬件选择、器件选择、程序设计，以及逻辑分析仪固化软件的设计。此外，还有PC端虚拟仪器应用软件的开发。本论文采用美国国家仪器公司（NI）的LabVIEW开发平台开发逻辑分析仪的PC端应用软件，完成PC端虚拟仪器应用软件的方案设计。PC端虚拟仪器软件开发的工作主要包括系统软框架的设计、仪器驱动程序的开发和具体的数据显示的实现。2 逻辑分析仪综述逻辑分析仪是利用时钟从测试设备上采集和显示数字信号的仪器，最主要作用在于时序判定。2.1 数据域及数据域测试

7、在数字逻辑电路产生以后，随着计算机及集成电路技术的迅速发展，各种规模的数字系统设计、开发、检测任务也越来越多；应用工程师发现他们必须经常和众多的二进制数据流打交道。这是一个有别于传统的时域和频域的全新领域，我们称为数据域（DataDomain）；该领域的测试被称为数据域测试（DataDomainMeasure）[4]。所谓数据域是以包括离散的时间在内的事件为自变量，以状态空间的数据流为因变量的研究领域，或者说它是研究在一系列事件发生（如时钟、I/O请求信号作用）时，在总线或其他信号线上数据流的，这种研究通常与数据相关的

8、数据格式、设备结构等数字系统的特征有关。由于数据域测试时，我们只是对数据信号的逻辑关系、时序关系感兴趣，而会忽略信号的具体的实际波形，所以这一领域出现了一些全新的测试设备。逻辑分析仪便是其中一种最基本最常见的测试设备；其它的测试设备还包括仿真器、数据图形产生器、嵌入式开发系统等。2.2 逻辑分析仪的发展逻辑分析仪最早被构思为“数字