高速LXI逻辑分析仪硬件设计

摘要

LXI(LAN eXtensions for Instrumentation)总线技术使用以太网作为仪器之间互相通信的主要手段。在以太网广泛应用于各个领域的今天，LXI总线系统与传统的GPIB、PXI、VXI总线系统相比具有体积小、成本低、速度快、可靠性高等优势，更加适合组建网络化和分布式自动测试系统。本文设计的2GS/s LXI逻辑分析仪属于A类LXI仪器，符合LXI总线技术规范，实现了对64通道数据的2GS/s高速定时分析、数据的触发识别以及存储等功能。
　　本文首先对LXI总线技术和逻辑分析仪做了简单介绍，分析了LXI仪器国内外研究现状，强调了研制LXI仪器的重要性。在LXI逻辑分析仪硬件设计中本文分为两大块—LXI接口模块、数据采集模块分别进行重点阐述。LXI接口模块硬件设计中，结合教研室原有技术，采用嵌入式ARM9（S3C2440）核心板作为硬件开发平台，采用WinCE操作系统作为软件开发平台。详细介绍了IEEE1588定时触发、硬件总线触发、LAN消息触发这三种LXI触发方式相关硬件设计及之间的配合工作。数据采集模块的设计中，首先介绍了前端探头通道设计。接着提出了通过串并转换以及时钟移相采样的思路，通过FPGA内部差分接收机实现对信号的2GS/s高速定时采样。在数据存储环节，通过主控状态机模块的控制，采用“内存储+外存储”的方式实现了对采样数据的稳定存储。此外FPGA还实现了对64路数据的多种触发方式识别包括：边沿触发、脉宽触发、码型和序列触发等。
　　文章最后还介绍了LXI逻辑分析仪测试方法及结果。经测试表明，该仪器IEEE1588定时触发同步精度、硬件总线触发精度达到指标要求，符合LXI总线技术规范；逻辑分析仪相关技术指标，如定时分析最高速率、存储深度、通道延时等也到达要求。

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第一章 绪论

1.1 LXI总线技术简介

1.2 逻辑分析仪简介

1.3 LXI仪器国内外研究现状

1.4课题的研究内容及主要技术目标

第二章 LXI逻辑分析仪总体设计方案

2.1 LXI逻辑分析仪硬件总体设计方案

2.2 LXI逻辑分析仪整机结构设计

第三章 LXI接口模块的硬件设计

3.1 IEEE 1588V2版精确时钟同步协议简介

3.2 LXI接口模块的总体硬件方案

3.3 IEEE 1588定时触发模块设计

3.4 硬件总线触发模块设计

3.5 LAN消息触发模块设计

第四章 数据采集模块硬件设计

4.1 数据采集模块总体硬件方案

4.2采样电路设计

4.3 触发电路设计

4.4 数据存储电路设计

第五章 LXI逻辑分析仪功能指标测试

5.1 测试所用设备

5.1 LXI接口模块功能指标测试

5.2 数据采集模块功能指标测试

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果

附录