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USB2.0虚拟逻辑分析仪的设计与实现

作者:唐海洋 翟巍 王勇2007.02.08阅读 3548

],dbuf1[0]}^ TrigWord [dcount] )&enbit[0] ) == 4'h0)

   begin

   if(dcount[2:0]==control[4:2])

   begin

   TrigFlag=2'b01; Trigpoint[6:0] <= MemABus_Wr[6:0];

       dcount="3"'b000;     end

     dcount = dcount+3'b001;

       end

  其中,dbuf4、dbuf3、dbuf2、dbuf1分别为采样通道4、3、2、1的数据缓存;TrigWord[dcount]为触发字;dcount为触发深度计数器;control[4:2]为设定的触发深度;enbit[0]为屏敝字;Trigpoint为触发位置寄存器。

USB2.0接口设计

  本设计选用符合USB2.0规范的CP2102芯片构建系统与PC

的通信接口。

  CP2102是USB-UART桥接芯片。该电路内置USB2.0全速功能控制器、USB收发器、晶体振荡器、EEPROM及异步串行数据总线CONTROL ENGINEERING China版权所有,支持调制解调器全功能信号,无需任何外部的USB器件。其功能强大,采用MLP-28封装,尺寸仅为5mm×5mm,占用空间非常小,非常适合大数据量处理与传输电路系统的设计与应用。

  实际应用中,系统只需使用CP2102基本的输入/输出数据线与复位信号线。其接口原理如图2所示。

图2 USB2.0接口电路图

点击看原图

  图2 USB2.0接口电路图

  系统启动时, 单片机RB1端口发送一低电平至CP2102复位端,芯片复位,然后保持复位端高电平,CP2102正常工作。

  由于CP2102内部的透明设计,数据通信时,可以不必构建CP2102与单片机的握手信号;CP2102数据线直接与单片机1#USART模块的接收移位寄存器(RSR)和发送移位寄存器(TSR)相连。CP2102数据线上一旦出现待发送的数据,该数据会自动移入单片机接收移位寄存器;同样,单片机发送数据时,发送移位寄存器中的数据直接移至CP2102的数据线(即USB接口数据线)上。

  程序设计中,系统不断检测单片机接收中断标志位RCIF1,一旦USART异步接收器的移位寄存器RSR接收到CP2102数据线上发送的停止位www.cechina.cn,RSR寄存器就将已接收的8位数据装载到接收寄存器(RCREG1)中。系统发送数据时,前次装入发送缓冲器(TXREG1)的数据的停止位P发送出去后,TXREG1缓冲器中的数据(软件装入)就被载入TSR寄存器中,TXREG1缓冲器就为空状态,同时发送中断标志位TXIF被置1。TSR将待发送数据逐位移至CP2102数据线,完成系统与CP2102 USB模块的数据传输。

软件设计

  FPGA功能实现程序运用硬件描述语言Verilog HDL编写;PIC单片机程序用C语言编写,并采用第三方C语言工具HITECH公司PICC—18编译器编译实现。PC显示和操作部分运用图形化语言LabView7.1编写,其前面板如图3所示。

  图3 系统面板

点击看原图

  图3 系统面板

实验操作

  采用LabView7.1开发的虚拟操作平台CONTROL ENGINEERING China版权所有,可以方便实现仪器的操作控制。实验开始前,首先选择通信端口,建立PC与本系统的通信;设置触发电平,设置采样频率(外部、内部或其他)、触发方式、触发字、屏蔽字并点击“发送触发命令”按钮,完成相关设置,开启数据采集和触发进程。点击“读取采样数据”可读出采集到的数据www.cechina.cn,并在PC上显示。

结语

  在综合考虑应用需要和成本的前提下,本设计采用4个高速采样通道,最高可达75MHz采样率,存储深度达512KB,最多可采集220个测试点。触发电平由10位串行数模转换器TLC5615产生,电平误差小于5mV。高速USB2.0通信接口配合LabView7.1开发的虚拟操作平台CONTROL ENGINEERING China版权所有,可实现数据在PC上的实时显示。本设计的成本还不到市场上同性能产品的1/2,更适用于教学等对产品数量要求较多,性能要求中等的单位采用。

参考文献

  1.邓火炎,王磊,等编著.Labview 7.1测试技术与仪器应用[M].机械工业出版社CONTROL ENGINEERING China版权所有,2004.7

  2.  Silicon Laboratories.CP2102 DataSheet. Rev. 1.0 2004.4.

  3.  刘和平 等编著.PIC18Fxxx单片机程序设计及应用[M].北京航空航天大学出版社, 2

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