毕业论文-高速数据信号处理器.doc

1绪论 1.1 课题研究背景 20世纪70年代以来，伴随电脑技术、大规模积体电路、可编程逻辑器件、高速数据信号处理器的迅猛发展，各种数字系统的设计、开发、检测任务越来越多，也越来越复杂了。数字电路系统所处理的资讯都是用离散的二进位来表示，常用“1”来表示高电平，“0”表示低电平，多个二进位位的组合构成一个数据，我们称这一领域是数据域；该领域测试技术即被称为数据域测试技术，简称数据域测试。 在数据域测试的领域中，大多数情况下只在意数据信号之间的逻辑关系和时序关系，缺忽视了实际的具体波形。对于设计人员来说，若想从大量的数据流中找出一些无规则、隐蔽、随机的错误无异于大海捞针，所以，必须采用一些全新的测试设备才能及时、迅速、准确的解决问题，如逻辑分析仪、仿真器、数据图形产生器、嵌入式开发系统等等。其中，逻辑分析仪（Logic Analyzer，简称LA）是最基本、最具有代表性的数据域测试仪器。 逻辑分析仪的主要作用是在时钟作用下对被测系统的数字信号进行采集并显示出来，来判断时序正确与否。与示波器不同，逻辑分析仪没有具体的电压值显示，并且通常只显示两个电压—--即逻辑“1”和“0”，因此设定一个电压作为参考是必需的，被测信号通过比较器与参考电压进行比较，比参考电压高的为高电平（即为逻辑“1”），同理，比参考电压低的即为低电平（逻辑“0”），在高电压与低电平之间形成数字波形。例如：利用100MHZ采样频率的逻辑分析仪对一个待测信号进行检测时，我们设定参考电压为2V，逻辑分析仪平均每10ns就对被测信号采取一个点，高于2V的为逻辑“1”，低于或等于2V的为逻辑“0”，之后“1”和“0”就可以连成一个简单且连续的波形。在此波形中，设计人员能很方便的找出异常的地方。总之，逻辑分析仪是一种分析数位化设备软体和硬体的测试仪器，主要用于分析数字系统的逻辑关系，有效的解决了复杂类型的数字系统的检测和故障诊断为题。 随着电脑技术的迅速发展及其广泛应用，电脑上传统的并行和串行介面已经无法满足PC与外部设备之间不断提高的速度和稳定性、易用性的要求，而且给电脑系统的设计带来诸多麻烦，给用户也带来很多不便，限制了电脑的发展。USB通用串行汇流排是一种逐流的电脑标准介面，通过它实现了即插即用与热插拔的特性。USB介面让用户迅速方便地连接电脑主机的设备介面，很好的满足了用户的需要。因此基于USB介面的虚拟逻辑分析仪设计具有一定的经济效益和现实意义。 1.2 国内外研究现状及发展趋 1.2.1国内外研究现状分析 自1973年美国HP公司和BIOMATION公司研制出逻辑分析仪以来，加上电脑、信号处理、软体工程等技术的快速发展，逻辑分析仪已经历了四代：第一代仅具有简单的触发功能和显示方式，速度慢且功能单一，定时分析仪和状态分析仪分别属于两种仪器；第二代的标志是微机化，很大程度上改进了触发和显示方面，定时分析仪和状态分析仪被结合到一起使用，便于对微机的软硬体进行分析；第三代具有速度高、通道数多、存储容量大等特点，而且具有了以系统性能分析为重点的分析能力；第四代产品则是性能相当完善的逻辑分析仪或逻辑分析系统。 随着数字设备检测仪器在生活中的广泛应用，逻辑分析仪有着很好的市场和广阔前景。国内逻辑分析仪的应用不断增强，但制造业发展不是很快，这主要是因为一方面逻辑分析仪应用复杂，价格也较高。另一方面，该仪器的市场主导地位主要由国外产品占领，国内厂商的市场份额较小，影响了国内的普及。国外逻辑分析仪的产品主要厂家是美国的Aglient 公司和Tektronix公司，他们掌握着逻辑分析仪的核心技术和很大部分的市场份额。国内南京电讯仪器厂、上海无线电二十一厂、红华仪器厂和电子科技大学均制造了台式逻辑分析仪，但不部分都是功能单一、性能指标低、操作繁琐，很难投入实际使用。国内真正形成市场份额的是生产与微机配合工作的逻辑分析仪插卡或外接模组，它们利用微机资源，补充逻辑分析仪的重要部分，共同完成LA功能。该产品价格不高，便于LA在国内的普及。 1.2.2逻辑分析仪的发展趋势 逻辑分析仪未来的发展趋势主要有以下几个方面： 第一，它与网路的结合，这便于远程操作和控制，而且所测数据能再网上共用，便于专家在异地指导操作人员利用仪器对数字设备进行高难度维护、检修； 第二，与其他仪器的结合，例如Agilent公司的16500、16600和16700系列和Tektronix公司的9200系列都是模组化的综合逻辑分析系统，包括了高性能的逻辑分析仪、数字信号发生器和数字示波器等多种仪器； 第三，支持多种汇流排结构，新一代逻辑分析仪应能支持PC主机采用的新型I/O汇流排，以满足开发人员调试和分析PC主机或任何高性能电脑系统的需要； 第四，能对多微处理器结构同时进行检测、调试和验证。例如泰克公司的TLA700系列