基于NiosⅡ的8路嵌入式高速逻辑信号分析仪设计

作者：王振宇　许年丰  

1 引言

由于数字信号只有高电平和低电平两种情况，因此，用单片机 (MCU)就可直接实现多路数字信号进行采集和逻辑分析。但由于单片机的时钟频率较低，完成一次采样的时间受程序执行指令速度的限制，采样速率通常不超过 1MHz。因此，用单片机只能实现对低速率数字信号进行逻辑分析。FPGA的工作时钟速率通常可达 200MHz以上，可对高速数字信号进行采样，但普通的 FPGA在与外部设备进行数据交换时显得不灵活。为了解决上述问题，通常是将 MCU与 FPGA结合起来，用 FPGA对高速数字信号进行采样，用 MCU负责与外部设备进行数据交换，从而实现对高速数字信号进行逻辑分析，如图 1所示。



随着可编程逻辑器件的发展，Altera公司研发了可以嵌入软 CPU核的 Cyclone系列和 Stratix系列的 FPGA芯片。嵌入式软核与普通硬核的昀大差别在于它的可裁减性，设计者可根据设计需求定制出不同结构的软核处理器。软 CPU核的嵌入实现了 CPU与 FPGA的无缝连接，使芯片既能处理高速数字信号，又能方便灵活地与芯片外部设备进行数据交换，还增加了系统的集成度和可靠性。