【正文】 本方案不采用常用的基于虛擬邏輯儀的設(shè)計(jì)方法，而是以臺(tái)式一體機(jī)為設(shè)計(jì)思路，將信號(hào)采集，信號(hào)處理，信號(hào)顯示做成一個(gè)系統(tǒng)，特別是數(shù)據(jù)的顯示，采用VGA接口的顯示器來完成。2 基于VGA顯示的邏輯分析儀的設(shè)計(jì) 總體方案的設(shè)計(jì)根據(jù)一體化的設(shè)計(jì)思路，可以得出本設(shè)計(jì)—。（6）第6章：總結(jié)與展望。（5）第5章：功能調(diào)試。介紹了系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)框圖，各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)及開發(fā)流程。重點(diǎn)介紹了FPGA最小系統(tǒng)、VGA接口電路。（3）第3章：系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)。（2）第2章：基于VGA顯示的邏輯分析儀的設(shè)計(jì)。本論文的具體內(nèi)容安排如下：（1）第1章：緒論。VGA 接口最終可以將要顯示的數(shù)據(jù)直接送到顯示器上顯示，省去了計(jì)算機(jī)的處理過程，能加快數(shù)據(jù)的處理速度和節(jié)約硬件成本。 論文的結(jié)構(gòu)本文介紹了一種利用可編程器件 FPGA 實(shí)現(xiàn) VGA 接口顯示器的 VHDL 設(shè)計(jì)方案，利用 FPGA 設(shè)計(jì) VGA 接口，其VGA接口是將二進(jìn)制RGB數(shù)據(jù)幀，轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的模擬電壓信號(hào)?？紤]到目前VGA顯示器應(yīng)用已經(jīng)很普遍，VGA的顯示能力，分辨率亦較高。但在數(shù)據(jù)顯示方面，大多數(shù)設(shè)計(jì)采用的是虛擬邏輯分析儀的設(shè)計(jì)方案，數(shù)據(jù)需上傳到計(jì)算機(jī)后，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，這使得該方案設(shè)計(jì)的邏輯分析儀，操作復(fù)雜，資源占用巨大。 基于VGA顯示的邏輯分析儀的優(yōu)勢小型實(shí)驗(yàn)室或者教育機(jī)構(gòu)，在進(jìn)行研發(fā)或者教學(xué)的過程中，對邏輯分析儀有很強(qiáng)的需求，但是成品臺(tái)式邏輯分析儀價(jià)格高昂，基于計(jì)算機(jī)的虛擬邏輯分析儀操作又比較復(fù)雜，使邏輯分析儀的應(yīng)用受到很大限制。目前VGA顯示器應(yīng)用已經(jīng)很普遍，VGA的顯示能力，分辨率亦較高。在經(jīng)過Ｄ/Ａ和Ａ/Ｄ2次轉(zhuǎn)換后，不可避免地造成了一些圖像細(xì)節(jié)的損失。對于模擬顯示設(shè)備，如模擬CRT顯示器，信號(hào)被直接送到相應(yīng)的處理電路，驅(qū)動(dòng)控制顯像管生成圖像。雖然液晶顯示器可以直接接收數(shù)字信號(hào)，但很多低端產(chǎn)品為了與VGA接口顯卡相匹配，因而采用VGA接口。CRT顯示器因?yàn)樵O(shè)計(jì)制造上的原因，只能接受模擬信號(hào)輸入，這就需要顯卡能輸入模擬信號(hào)。 總結(jié)來說，CGA 和 EGA 同時(shí)只能顯示 16 種色彩，而 VGA 因?yàn)槭褂昧?Mode 13h 而可以一次顯示 256 色版中的所有色彩，而這 256 種顏色又是從 262,144 種顏色中挑出的。在這其中的任何256種顏色可以被選為色版顏色（而這256種的任何16種可以用來顯示 CGA 模式的色彩）。但在VGA下它只是簡單的64種顏色一組的表格，每一種都可以單獨(dú)改變——例如EGA顏色的首兩個(gè)bit代表紅色的數(shù)量，在VGA中就不一定如此了。 除了擴(kuò)充為256色的EGA式色版，這256種色彩其實(shí)可以透過VGA DAC（Digitaltoanalog converter），任意的指定為任何一種顏色。VGA這個(gè)術(shù)語常常不論其圖形裝置，而直接用于指稱640480的分辨率。而VGA顯示器，作為目前最常用的一種顯示載體，其功能豐富，應(yīng)用非常廣泛，價(jià)格也比較低，用VGA作為顯示單元，是一種比較實(shí)用和廉價(jià)的方案。本方案不采用常用的基于虛擬邏輯儀的設(shè)計(jì)方法，而是以臺(tái)式一體機(jī)為設(shè)計(jì)思路，將信號(hào)采集，信號(hào)處理，信號(hào)顯示做成一個(gè)系統(tǒng)，特別是數(shù)據(jù)的顯示，采用VGA接口的顯示器來完成。本設(shè)計(jì)是以滿足普通用戶或者小型實(shí)驗(yàn)室需求為目的，因此，該設(shè)計(jì)考慮的主要因素就是易于實(shí)現(xiàn)和成本的問題，然后再考慮保證滿足常用功能的前提下，拓展設(shè)計(jì)功能，確保使用方便。1 緒論邏輯分析儀作為一種分析數(shù)字系統(tǒng)邏輯關(guān)系的工具，是現(xiàn)今測試儀器中最有效、最具代表性的儀器。對于由嵌入式微處理器構(gòu)成的圖像處理系統(tǒng)來說，采用VGA顯示輸出具有兼容性強(qiáng)，顯示內(nèi)容豐富的優(yōu)勢，而且VGA顯示接口具有結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，兼容性強(qiáng)，時(shí)序容易由微處理器實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)一款性能適中，價(jià)格便宜，操作方便的邏輯分析儀，成為目前一個(gè)實(shí)用的研究方向。這種設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)復(fù)雜，系統(tǒng)龐大，難以解決系統(tǒng)資源占用多，操作復(fù)雜的瓶頸。在邏輯分析儀的設(shè)計(jì)開發(fā)中，也有一些基于單片機(jī)，F(xiàn)PGA或DSP芯片設(shè)計(jì)的邏輯分析儀，其設(shè)計(jì)思路，基本上采用的是以虛擬邏輯分析儀的模式進(jìn)行設(shè)計(jì)?；谟?jì)算機(jī)接口的卡式虛擬邏輯分析儀，使用中需要搭配計(jì)算機(jī)一起使用，顯示屏也與主機(jī)分開。獨(dú)立式邏輯分析儀是將所有的測試軟件、運(yùn)算管理元件以及顯示單元，整合在一臺(tái)儀器之中。邏輯分析儀是利用時(shí)鐘從測試設(shè)備上采集和顯示數(shù)字信號(hào)的儀器，主要作用在于時(shí)序判定，以直觀的形式顯示出數(shù)字系統(tǒng)的運(yùn)行情況，以便對數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行分析和故障判斷?；赩GA顯示的邏輯分析儀 數(shù)字邏輯系統(tǒng)課程畢業(yè)設(shè)計(jì) 1九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文目 錄摘 要 IAbstract II引 言 11 緒論 2 VGA的背景 2 VGA的發(fā)展與應(yīng)用 3 基于VGA顯示的邏輯分析儀的優(yōu)勢 3 論文的結(jié)構(gòu) 42 基于VGA顯示的邏輯分析儀的設(shè)計(jì) 5 總體方案的設(shè)計(jì) 5 硬件設(shè)計(jì)的方案 5 軟件設(shè)計(jì)的方案 6 采用的主要技術(shù) 7 FPGA 7 VHDL語言 8 Quartus II 93 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 10 FPGA最小系統(tǒng) 10 配置電路 10 時(shí)鐘及復(fù)位電路 11 系統(tǒng)電源 12 VGA接口電路 13 VGA接口概述 13 VGA接口電路設(shè)計(jì) 14 其他外圍電路 15 15 狀態(tài)顯示電路 164 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 17 雙口RAM存儲(chǔ)模塊 17 VGA驅(qū)動(dòng)模塊 18 VGA時(shí)序 19 VGA逐行掃描的工作原理 19 波形顯示控制模塊 21 波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式 21 波形圖像顯示 21 鍵盤控制顯示模塊 23 其他模塊 235 功能調(diào)試與測試 24 按鍵輸入與顯示 24 系統(tǒng)測試 256 總結(jié)及展望 26參 考 文 獻(xiàn) 27致 謝 2829引 言20 世紀(jì) 70 年代初研制出了微處理器，出現(xiàn)4位和 8 位總線，傳統(tǒng)示波器的雙通道輸入無法滿足8bit的觀察。微處理器和存儲(chǔ)器的應(yīng)用需要不同于時(shí)域和頻域的測試儀器，數(shù)域測試儀器——邏輯分析儀應(yīng)運(yùn)而生。按結(jié)構(gòu)劃分，邏輯分析儀大致上可分為獨(dú)立式（或單機(jī)型）邏輯分析儀和需結(jié)合計(jì)算機(jī)的PCbased卡式虛擬邏輯分析儀。獨(dú)立式邏輯分析儀功能豐富，使用簡便，但價(jià)格卻比較昂貴。虛擬邏輯分析儀雖然以較小的成本提供了相應(yīng)的性能，但是卡式虛擬邏輯分析儀也有很大缺點(diǎn)，它需要搭配計(jì)算機(jī)才能使用，操作方式復(fù)雜，使虛擬邏輯分析儀的應(yīng)用難以展開。由控制端完成數(shù)據(jù)的采集，將采集到的數(shù)據(jù)，上傳到計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理和顯示。另外，邏輯分析儀的一些復(fù)雜功能，如位數(shù)眾多的通道、高級協(xié)議觸發(fā)方式、大存儲(chǔ)深度，在一般的應(yīng)用，如51單片機(jī)開發(fā)、簡單的嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)中，很少用到。VGA顯示接口是視頻圖形陣列（Video Graphics Array）接口的簡稱，是微機(jī)系統(tǒng)使用的一種通用顯示接口。因此，結(jié)合VGA顯示的邏輯分析儀在嵌入式的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用前景。但其相對昂貴的價(jià)格，限制了其在普通用戶領(lǐng)域中的使用，因而設(shè)計(jì)一種廉價(jià)的，便于實(shí)現(xiàn)的邏輯分析儀，支持一般的小型實(shí)驗(yàn)室或教育機(jī)構(gòu)進(jìn)行數(shù)字系統(tǒng)的開發(fā)、科研活動(dòng)，具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。結(jié)合成品邏輯分析儀的特點(diǎn)及日常系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)的需求，本文提出了如下設(shè)計(jì)方案。邏輯控制，數(shù)據(jù)處理部分，則由FPGA來完成。 VGA的背景VGA(Video Graphics Array)是IBM在1987年隨PS／2機(jī)一起推出的一種視頻傳輸標(biāo)準(zhǔn)，具有分辨率高、顯示速率快、顏色豐富等優(yōu)點(diǎn)，在彩色顯示器領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。VGA裝置可以同時(shí)儲(chǔ)存4個(gè)完整的EGA色版，并且它們之間可以快速轉(zhuǎn)換，在畫面上看起來就像是即時(shí)的變色。這就程度上改變了原本EGA的色版規(guī)則，因?yàn)樵驹贓GA上，這只是一個(gè)讓程式可以在每個(gè)頻道（即紅綠藍(lán)）在2bit以下選擇最多種顏色的方式。VGA在指定色版顏色時(shí)，一個(gè)顏色頻道有6個(gè)bit，紅、綠、藍(lán)各有64種不同的變化，因此總共有262,144種顏色。 這個(gè)方法最終仍然使了VGA模式在顯示EGA和CGA模式時(shí)，能夠使用前所未有的色彩，因?yàn)閂GA是使用模擬的方式來繪出EGA和CGA畫面。 VGA的發(fā)展與應(yīng)用顯卡所處理的信息最終都要輸出到顯示器上，顯卡的輸出接口就是電腦與顯示器之間的橋梁，它負(fù)責(zé)向顯示器輸出相應(yīng)的圖像信號(hào)。VGA接口就是顯卡上輸出模擬信號(hào)的接口。目前大多數(shù)計(jì)算機(jī)與外部顯示設(shè)備之間都是通過模擬VGA接口連接，計(jì)算機(jī)內(nèi)部以數(shù)字方式生成的顯示圖像信息，被顯卡中的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)镽、G、Ｂ三原色信號(hào)和行、場同步信號(hào)，信號(hào)通過電纜傳輸?shù)斤@示設(shè)備中。而對于LCD、DLP等數(shù)字顯示設(shè)備，顯示設(shè)備中需配置相應(yīng)的Ａ/Ｄ（模擬/數(shù)字）轉(zhuǎn)換器，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。VGA接口應(yīng)用于CRT顯示器無可厚非，但用于連接液晶之類的顯示設(shè)備，則轉(zhuǎn)換過程的圖像損失會(huì)使顯示效果略微下降。設(shè)計(jì)一款用VGA作為顯示載體的邏輯分析儀，是一個(gè)比較理想的設(shè)計(jì)方案。目前，在處理