邏輯分析儀是數字設計驗證與調試過程中應用廣泛的工具，其能夠檢驗數字電路是否正常工作，并幫助用戶查找并排除故障。每次可捕獲并顯示多個信號，分析這些信號的時間關系和邏輯關系。根據硬件設備設計上的差異，目前邏輯分析儀大致可分為獨立式和需結合電腦的卡式虛擬邏輯分析儀。獨立式邏輯分析儀性能優異，但價格昂貴，一般用戶較少使用。而本項目所實現的便攜式邏輯分析儀，以較低的成本提供了相應的性能，雖然性能有所下降，但完全可以滿足一般的邏輯信號分析，并且使成本大幅度下降，儀器體積較小，便于攜帶，適合普通用戶的使用。

1、輯分析儀可實現16通道邏輯分析，輸入信號可以是模擬信號或數字信號;可測量寬范圍輸入電平，支持1.8～5 V電平采樣;采用芯片CY7C68013A作為主控芯片，通過USB 2.0將其與電腦連接傳輸數據信息，使用FPGA實現高采樣速率，每通道都支持12 Mbit·s-1高速采樣;被采樣的信號按順序存儲在存儲器中。采樣信息以“先進先出”的原則組織在存儲器中，得到顯示命令后，按照先后順序逐一讀出信息，按設定的顯示方式進行被測量的顯示。這樣就可以在軟件界面觀測到所需要的數字波形，并可設置觸發方式，顯示所需要的波形。

本項目采用CY7C68013A作為USB采集主控芯片，利用XC6SLX9作為數據通道的選擇器件，選擇輸入到CY7C68013A的數據是來源于數字信號還是模擬信號經ADC模塊之后的數字信號。由于該邏輯分析儀為USB連接，故此在USB連接端口上加入ESD芯片。并在板上增加16 kB的EEPR0M來作為CY7C68013A的程序存儲器。圖1為邏輯分析儀的基本組成框圖。

項目所采用的CY7C68013A芯片為低功耗芯片，該芯片內核為增強型51核，內部有16 kB程序數據區，該芯片的主頻為48 MHz，并且滿足480 Mbit·s-1高速傳輸協議標準，符合USB2.0規范，并向下兼容USB1.1規范，基本能滿足該項目的數據要求。

XC6SLX9為Xilinx公司生產的Spartan6系列的FPGA，具有9 152個邏輯單元。Spartan6系列產品基于公認的低功耗45 nm、9-金屬銅層、雙柵極氧化層工藝技術，提供了高級功耗管理技術、150 000個邏輯單元、集成式PCI Express模塊、高級存儲器支持、250 MHz DSP Slice和3.125Gbit·s-1低功耗收發器。該項目所選用的芯片為144腳封裝的芯片，所擁有的IO能夠滿足數據高速通訊的要求。

在USB連接端加入ESD芯片能夠更好的防止靜電干擾，使得該邏輯分析儀使用起來更加安全可靠。

2、 硬件電路設計

系統硬件設計主要包括與計算機接口部分和數據采集部分。通過FPGA完成觸發設置，高速捕獲數據和緩存的控制，使用CY7C68013A作為USB主控芯片完成與上位機的通信，將數據發送到計算機上位機上，并且接收上位機發送回的觸發控制字及其他控制信息，與FPGA協同工作。電路分為USB主控模塊，FPGA從控模塊，數據采集模塊，數據緩存模塊，電源供電模塊這5大模塊。

2.1 USB主控模塊

USB主控芯片選擇的型號是CY7C68013A-56PVXC，該芯片集成USB 2.0收發器、增強型8051微處理器，適用性、外觀和功能均與FX2兼容。具有16 kB片上代碼/數據RAM，4個可編程的BULK/INTERRUPT/ISOCHRONOUS端點，8位或16位外部數據接口，且它的可編程接口可與大多數并行接口直接連接、由可編程波形描述符和配置寄存器定義波形、支持多個RDY和CTL輸出，該芯片的工作電壓為3.3 V，容限電壓為5 V，集成I2C控制器。

USB主控芯片接24 MHz晶振，PB口接收來自于FPGA的FIFO數據，15腳和16腳接USB_B型接口的D+和D-，用于向上位機發送數據，同時接收上位機控制信息。I2C總線上接一AT24C64（EEPROM）用做USB程序存儲器。其余的引腳用于讀取FPGA的當前狀態和發送觸發等信息給FPGA，以確定何時進行讀取數據。

2.2 FPGA從控模塊