本项目采用CY7C68013A作为USB采集主控芯片,利用XC6SLX9作为数据通道的选择器件,选择输入到CY7C68013A的数据是来源于数字信号还是模拟信号经ADC模块之后的数字信号。由于该逻辑分析仪为USB连接,故此在USB连接端口上加入ESD芯片。并在板上增加16 kB的EEPR0M来作为CY7C68013A的程序存储器。图1为逻辑分析仪的基本组成框图。

便携式逻辑分析仪的设计与实现

项目所采用的CY7C68013A芯片为低功耗芯片,该芯片内核为增强型51核,内部有16 kB程序数据区,该芯片的主频为48 MHz,并且满足480 Mbit·s-1高速传输协议标准,符合USB2.0规范,并向下兼容USB1.1规范,基本能满足该项目的数据要求。

XC6SLX9为Xilinx公司生产的Spartan6系列的FPGA,具有9 152个逻辑单元。Spartan6系列产品基于公认的低功耗45 nm、9-金属铜层、双栅极氧化层工艺技术,提供了高级功耗管理技术、150 000个逻辑单元、集成式PCI Express模块、高级存储器支持、250 MHz DSP Slice和3.125Gbit·s-1低功耗收发器。该项目所选用的芯片为144脚封装的芯片,所拥有的IO能够满足数据高速通讯的要求。

在USB连接端加入ESD芯片能够更好的防止静电干扰,使得该逻辑分析仪使用起来更加安全可靠。

2、 硬件电路设计

系统硬件设计主要包括与计算机接口部分和数据采集部分。通过FPGA完成触发设置,高速捕获数据和缓存的控制,使用CY7C68013A作为USB主控芯片完成与上位机的通信,将数据发送到计算机上位机上,并且接收上位机发送回的触发控制字及其他控制信息,与FPGA协同工作。电路分为USB主控模块,FPGA从控模块,数据采集模块,数据缓存模块,电源供电模块这5大模块。