使用逻辑分析仪调试时序问题

使用逻辑分析仪调试时序问题

在今天的数字世界，嵌入式系统比以往任何时候都更为复杂。使用速度更快、功耗更低的设备和功能更强大的电路，工程师需要考虑信号完整性问题。在调试和验证过程中，大部分数字电路失效可以追溯到信号完整性问题。本文将讨论如何使用逻辑分析仪的特性和功能来解决这些和时序相关的问题，以快速、方便地找到设计问题的根源。

探测的考虑

在你的设计电路中布置合适的探测点对于后期的调试工作具有至关重要的作用。有了合适的探测点，你可以把不同位置的信号时序问题关联起来，查看总线的运行情况，并分析硬件和软件接口。因此寻找问题根源的第一步就是信号的探测。

确定好测试点后，下一步就是挑选探头，探头的特性对于测量非常重要，总电容负载偏高的探头可以改变系统性能并带来（或隐藏）时序问题。尤其在高速系统，偏高的探头电容负载可能导致被测系统(SUT)无法正常运行。因此，尽可能选择较小的总电容负载探头。

探头电容一般会拉长信号边沿时间，如图1所示。该边沿的转换速度变慢,时间大约为tΔ，而较慢的边沿经过逻辑电路后，将在被测系统中引入时序问题。随着时钟频率增加，这个问题变得更加严重。

图1 逻辑分析仪探头的阻抗影响信号的上升时间和时序测量

逻辑分析仪的性能考虑

逻辑分析仪的性能对于系统调试，寻找问题源起了重要作用。而要正确选择逻辑分析仪来满足测试需求，首先需要了解逻辑分析仪的基本功能。逻辑分析仪的最基本的功能是利用采集的数据绘出时序分析图。如果被测系统工作正常，并且逻辑分析仪的采集设置正确，逻辑分析仪的时序显示应该与设计仿真或规格书上的数据完全相同，但在实际情况下，这还与逻辑分析仪的分辨率(即采样率)密切相关。逻辑分析仪的采样时钟与输入信号是异步的，采样率越高，就越可能准确检测到信号的异常事件(如毛刺)。为了分析更快的信号，逻辑分析仪通常提供更高的分辨率采集模式，在触发点周围采集更多的数据。泰克TLA系列逻辑分析仪的MagniVu高分辨率采集模式能够在所有通道提供高达50GHz的采样。其他功能还包括可调节的MagniVu采样率、可调节的触发位置、一个独立于主触发器的MagniVu触发。所有这些功能为捕获各种各样的时序问题提供了更多的灵活性。

什么是毛刺

如果设备出现故障，要进行系统调试，一种方法是先查找毛刺。毛刺是非常窄的脉冲，毛刺在系统中可能导致、也可能不导致逻辑出错。毛刺对系统运行的影响是无法预测的。毛刺可以是多种设备故障(包括竞争情况、端接错误、驱动器错误、时序违规和串扰)的最初迹象。

毛刺定位

由于毛刺造成的问题通常是间歇性的，因此解决起来可能十分困难。一种可靠的方法是，将传统的“自上而下”故障排除法与测试仪器的特定优势相结合。先对设备运行情况有宏观的了解，然后聚焦于存在的问题。在不超过4个通道同时进行定位毛刺时，数字荧光示波器（DPO）是强大和简单易用的毛刺定位工具。DPO有较高的分析信号行为的能力，它能实时存储和分析复杂信号，同时能将信号信息以三维方式显示（即幅度、时间和信号出现的概率），是业界捕获难以捉摸的故障信号和间歇性事件非常有效的工具。

但如果需要同时进行4个以上通道，甚至上百个通道的毛刺定位，就需要用到逻辑分析仪。逻辑分析仪会检查每一个信号以寻找毛刺。总线时序图中的红色标记代表毛刺出现的位置，以便进一步分析。然后，再使用示波器揭示毛刺的实际形状，以进一步分析该问题。TLA系列逻辑分析仪提供了iView测量功能，可以将逻辑分析仪和示波器联合到一个系统，逐步“放大”问题，使用非常方便。下面将通过四个步骤来确定两种不同的毛刺及其可能的来源。

步骤I：检查总线

先重点观察系统运行情况，并从整体上寻找故障。逻辑分析仪的总线时序分析将标记出现的所有毛刺。需要寻找间歇性事件(如毛刺)时，最好使用具有较长记录长度的逻辑分析仪。逻辑分析仪在任何一个信号线中监测到毛刺，则会标记总线和时间位置。在图2中，顶部的波形显示了代表逻辑分析仪的深存储定时取样速率的取样点序列。下面两个信号是总线波形——4位控制总线和8位地址总线。出现在这两个总线波形中的红色毛刺标记说明在这些位置上的取样点之间有多次跳变。

图2 取样点序列，控制总线和地址总线显示红色毛刺标记

步骤II：检查信号线

现在来查找问题的来源。使用逻辑分析仪的时序信号波形显示总线的各个信号线，并标记毛刺发生的位置。在图3中，逻辑分析仪已将控制总线扩展为四个单独的信号，并将地址总线扩展为八个单独的信号。图3中总线波形上的红色毛刺标记，现在显示为信号线Control(3)和Control(0)上的毛刺标记，以及信号线Address(0)上的两处毛刺。

图3 扩展的4位控制总线和8位地址总线。在单个信号上显示红色毛刺标记

步骤III：了解故障细节

接下来使用高分辨率时序图详细检查故障。了解事件点与其他事件点之间的关系。泰克TLA系列逻辑分析仪的MagniVu功能能在最大16Kb的存储深度下为每个通道提供高达50GHz的数字采样率,并可与普通采样率深记录长度的时序分析功能同时运行。这样，一个逻辑分析仪无须更换探头，同时实现了深度时序逻辑分析仪和高分辨率时序逻辑分析仪两个功能。在本例中，似乎有两个不同的问题导致了毛刺的发生。首先，重点观察Control(3)信号线，并打开

Control(3)信号的MagniVu波形。图4表明，由于MagniVu波形具有较高的分辨率，因此可揭示毛刺只出现在一个数字脉冲的末端而非前端或中间。这是找出故障原因的一个很重要的线索。进行到步骤IV时，将发现可能的原因。

图4 毛刺Control(3)的MagniVu波形显示

现在重点检查其余两个标有毛刺的信号线：Control(0)和Address(0)。在图5上，借助MagniVu 20ps的高分辨率成功捕获这两个信号线上的毛刺。请注意，在这两个信号线上毛刺和脉冲是同时发生的。这通常表明两个信号之间发生了串扰，但是，需要从另一个角度仔细观察以进行确认。进行到步骤IV时，可以发现更多信息。

图5 Control(0)和Address(0)信号线，其中MagniVu显示了由于串扰造成的毛刺

步骤IV：观察模拟波形

为了了解毛刺的真实形状，需要同时使用示波器和逻辑分析仪以观察信号的数字和模拟特性。TLA系列逻辑分析仪对此做了优化，提供可选的模拟信号复用器，实现了从逻辑分析仪探头获取的信号同时驱动逻辑分析仪和示波器。这样就不需要使用示波器的探头，从而减少了探头负载对信号的影响。

一旦示波器和逻辑分析仪连在一起同时采集信号，对两台仪器进行同步是最为关键的。泰克的逻辑分析仪利用iView功能，帮助逻辑分析仪在准确的时间触发示波器以捕获毛刺，还可以在显示屏上同时显示时间相关的模拟波形和数字波形。图6上展示了信号线Control(3)上毛刺的模拟信号。

图6 iView示波器显示，显示Control(3)信号的模拟形式

很明显，脉冲的上升沿和下降沿都出现了失真情况。上升沿的下垂程度不足以触发一个逻辑跳变，因此未显示为毛刺。然而，下降边沿的回弹高度足以超过逻辑阀值，有时会引起逻辑跳变。尽管总线时钟的频率不是很高，但电路使用的LVPECL逻辑系列仍可引入快速边沿。脉冲边沿的反弹表明电路板终端存在问题，该问题由于逻辑电路对于快速边沿的灵敏度较高而被放大。

对前面的Control(0)和Address(0)中的串扰假设进行测试，图7表明，对于其中一个信号的每个前沿，在另一个信号上都有一个相应的正电压脉冲。这表明Control(0)和Address(0)之间确实发生了串扰。在相应结构接口中，相邻的运行信号或引脚处很容易发生串扰。与低频信号相比，高频信号和时钟边沿更易受串扰影响。这意味着在较高的频率下，过去适用于较低频率的设计方案也可能导致故障。这两个示例中的总线带宽较窄，逻辑分析仪可对上百个信号的总线使用逻辑分析仪毛刺触发功能，检查每个信号线以寻找毛刺。如果它标记了毛刺，你可以利用前面讨论的这些功能来确定毛刺的来源。

图7 使用iView测量功能显示的Control(0)与Address(0)之间的串扰

小结

时序问题对于许多嵌入式设计来说是相当常见的，故障排除可能是一个耗时的任务。使用正确的逻辑分析仪将简化和加快这一进程。对比指标时，许多逻辑分析仪似乎有相同的性能，但为了确保逻辑分析仪能够正确地采集信号，快速地找到问题，你不能只看指标，还需要考虑到逻辑分析仪的结构和功能。

逻辑分析仪使用手册.pdf

目录 概述 (1) 第1章逻辑分析仪原理及基本概念 (2) 1.1逻辑分析仪原理 (2) 1.2逻辑分析仪基本概念 (2) 1.2.1定时采样 (2) 1.2.2状态采样 (3) 1.2.3动态采样 (3) 1.2.4存储容量 (3) 1.2.5采样时间 (4) 1.2.6测量带宽 (4) 1.2.7门限电压 (5) 1.2.8触发 (5) 1.2.9触发位置优先 (5) 1.2.10触发状态优先 (5) 第2章致远逻辑分析仪 (6) 2.1命名规则 (6) 2.1.1LA系列逻辑分析仪 (6) 2.1.2LAB系列逻辑分析仪 (6) 2.2功能特色 (7) 2.2.1测量线 (7) 2.2.2逻辑笔 (7) 2.2.3频率计 (8) 2.2.4双边沿同步采样 (9) 2.2.5触发方式 (9) 2.2.6数据滤波 (10) 2.2.7数据导出 (11) 2.2.8协议分析 (11) 2.3型号对比 (11) 2.3.1LA系列对比 (11) 2.3.2LAB系列对比 (12) 2.3.3LA系列与LAB系列对比 (13) 第3章如何使用逻辑分析仪 (14) 3.1逻辑分析仪软件安装 (14) 3.1.1安装ZlgLogic软件 (14) 3.1.2安装驱动程序 (18) 3.1.3软件升级 (19) 3.2逻辑分析仪硬件连接 (21) 3.3逻辑分析仪使用步骤 (25) 3.3.1频率测量 (25) 3.3.2总线测量 (28) 3.3.3SPI测量 (31) 3.3.4SPI总线分析 (32) i

3.3.5SPI触发设置 (34) 3.4逻辑分析仪使用注意事项 (36) 3.4.1确保接地良好 (36) 3.4.2合理设置采样频率 (37) 3.4.3合理设置触发方式 (37) 3.4.4合理设置门限电压 (37) 3.4.5使用Timing-State模式 (38) 3.4.6差分信号测量 (38) 第4章逻辑分析仪的应用 (39) 4.1逻辑分析仪队列触发的应用 (39) 4.1.1队列触发在数字通信系统的应用 (39) 4.1.2队列触发在工业自动化领域的应用 (40) 4.2逻辑分析仪数据延迟触发的应用 (42) 4.2.1原理分析 (42) 4.2.2测试步骤 (42) 4.3逻辑分析仪插件触发的应用 (44) 4.4逻辑分析仪外部触发的应用 (44) 4.4.1触发输出在电路调试中的应用 (44) 4.4.2触发输入在电路调试中的应用 (46) 4.4.3其它应用 (47) 4.5逻辑分析仪在数据采集开发系统中的应用 (47) 4.6逻辑分析仪在1-wire总线开发中的应用 (49) 4.7逻辑分析在LIN总线开发中的应用 (51) 4.8逻辑分析仪在DALI总线开发中的应用 (53) 4.9逻辑分析仪在CAN总线开发中的应用 (54) 4.10逻辑分析仪在FPGA开发中的应用 (55) 4.11逻辑分析仪在ACTEL平台中的应用 (57) 4.11.1方案介绍 (58) 4.11.2实现过程 (58) 4.12逻辑分析仪在RFID开发中的应用 (60) 4.12.1方案介绍 (60) 4.12.2方案实现 (60) 4.12.3实现过程 (61) 4.13逻辑分析仪在SDRAM开发中的应用 (62) 4.13.1硬件平台介绍 (62) 4.13.2建立应用平台 (63) 4.13.3逻辑分析仪测量应用 (64) 4.14逻辑分析仪在USB开发中的应用 (65) 4.14.1测量方法 (66) 4.14.2应用实例 (67) 4.15逻辑分析仪在CF卡开发中的应用 (68) 4.15.1CF卡原理 (68) 4.15.2插件解码分析 (69) 4.16逻辑分析仪在SD卡开发中的应用 (71) ii

SALEAE16最新软件的使用说明

Saleae Logic 16 逻辑分析仪使用上手手册 Saleae Logic 16 购买地址：https://www.wendangku.net/doc/4811382443.html,

从2014年六月份开始，Saleae官方开始主推他的1.1.19版本的逻辑分析仪界面。我在这里给大家介绍一下新软件的采集设置，波形查看以及协议解析等功能和操作步骤。 第一节， 软件的安装 SALEAE 官方提供了WINDOWS ，LINUX ，MAC操作系统的软件版本，其中WINDOWS 版本又分32位系统和64位系统。如果您的电脑是XP 或者WIN7 32位，请安装32位软件，如果是WIN8 或者WIN7 64位，请安装64位软件。对于WIN7系统的用户如果不知道自己的系统是32位还是64位，可以右击“我的电脑”之后再属性里面看到红色箭头部分指示的是32位系统，您应该选择安装32位软件： 这里我用的操作系统是WIN7 32 ，选择安装Logic+Setup+1.1.19+(32-bit)这个安装文件。 之后一路回车安装好软件。这里不再截图，安装完毕后，可以开启软件，显示出界面：

在安装软件的同时，驱动程序已经被注册到系统了了，当插入SALEAE 16逻辑分析仪后就可以自动安装安装驱动。 第二节， 软件界面的总体介绍 软件界面基本是左中右的布局，左边主要是采集和显示设置，右边是分析和解析设置，中间是波形显示区域。 软件支持脱机模拟采集，没有实际的硬件也可以感受一下软件的界面和操 作。点，可以在波形区域模拟显示出一些软件生成的数据，如果您设置了解析（解析设置方法在下面讲），可以根据所设置的协议，生成一些符合协议解析要求的模拟数值。 由于默认的演示模式是8通道的，我们可以设置成16通道的。

实验五--时序逻辑电路实验报告

实验五时序逻辑电路(计数器和寄存器)-实验报告 一、实验目的 1．掌握同步计数器设计方法与测试方法。 2．掌握常用中规模集成计数器的逻辑功能和使用方法。 二、实验设备 设备：THHD-2型数字电子计数实验箱、示波器、信号源 器件：74LS163、74LS00、74LS20等。 三、实验原理和实验电路 1．计数器 计数器不仅可用来计数，也可用于分频、定时和数字运算。在实际工程应用中，一般很少使用小规模的触发器组成计数器，而是直接选用中规模集成计数器。 2．(1) 四位二进制（十六进制）计数器74LS161（74LS163） 74LSl61是同步置数、异步清零的4位二进制加法计数器，其功能表见表5.1。 74LSl63是同步置数、同步清零的4位二进制加法计数器。除清零为同步外，其他功能与74LSl61相同。二者的外部引脚图也相同，如图5.1所示。 表5.1 74LSl61（74LS163）的功能表 清零预置使能时钟预置数据输入输出 工作模式R D LD EP ET CP A B C D Q A Q B Q C Q D 0 ××××（）××××0 0 0 0 异步清零 1 0 ××D A D B D C D D D A D B D C D D同步置数 1 1 0 ××××××保持数据保持 1 1 ×0 ×××××保持数据保持 1 1 1 1 ××××计数加1计数3．集成计数器的应用——实现任意M进制计数器 一般情况任意M进制计数器的结构分为3类，第一类是由触发器构成的简单计数器。第二类是由集成二进制计数器构成计数器。第三类是由移位寄存器构成的移位寄存型计数器。第一类，可利用时序逻辑电路的设计方法步骤进行设计。第二类，当计数器的模M较小时用一片集成计数器即可以实现，当M较大时，可通过多片计数器级联实现。两种实现方法：反馈置数法和反馈清零法。第三类,是由移位寄存器构成的移位寄存型计数器。 4．实验电路： 十进制计数器 同步清零法 同步置数法

逻辑分析仪UsbeeAXPro中文说明书

逻辑分析仪UsbeeAXPro中文说 明书

USBEE AX示波器逻辑分析仪 使用说明书 1. 简介 USBEE AX示波器逻辑分析仪是一款基于PC的高性价比的电路分析调试工具。全面兼容和支持“USBee AX Pro”上位机软件。能够实现示波器，逻辑分析仪等等很多功能。 注意：不正确的使用会造成设备损坏和人员伤害！使用中： ●保证GND线与你的目标板地电位相连； ●数字信号地接DGND.数字通道DCH0 - 7，正常测试电压范围为0-8V； ●模拟信号地接AGND.模拟通道ACH1 的电压范围-10到+10V；x10是 +/-100V; x0.2是+/-2V. ●注意ACH1，x10和x0.2不可同时接，比如测5V信号是接AGND和 ACH1，x10和x0.2悬空； ●数字通道DCH0 - 7保护电压（不损坏仪器，但测试结果不正确）最大 为10v； ●模拟通道保护电压为ACH1：+/-100v；x10：+/-300v；x0.2：+/-10v。 但不要长时间保持。 ●D3V3是仪器提供的输出3.3v的接口，可对外提供不超过100mA的电 流输出。

●USBEE AX的数字通道能够驱动输出，在使用前一定不要超过电压和电 流范围； ●先将USBEE AX连接到PC，再运行软件。 电脑系统要求 ●Windows 8.1/7/ XP或者Windows 操作系统； ●Pentium以上处理器； ●USB2.0高速接口，不支持USB1.1全速端口工作； 设备清单 ●USBEE AX设备一台； ●测试杜邦线一排10根（可选带测试夹）； ●USB连接线一条； ●光盘（软件和说明文档，也可从商品描述页面提供的链接下载）； 设备工作在最高的采样速度时，对USB带宽和处理器资源要求较高，为了保证稳定工作： ●不要在PC上连接其它USB高速设备； ●最好不要在软件采样和输出信号时运行其它的程序。 2.安装USBEE AX PRO 的步骤： 1. 安装软件前请勿连接硬件。 2.安装USBEE AX PRO 软件。注意: a)只有在WIN7 64/WIN8 64下才选择安装axsw64BIT_English文件夹。其余选择32位版本。

译码器实验报告

译码器实验报告 一、实验目的 1、掌握中规模集成译码器的逻辑功能和使用方法 2、熟悉数码管的使用 二、实验原理 译码器是一个多输入、多输出的组合逻辑电路。它的作用是把给定的代码进行“翻译”，变成相应的状态，使输出通道中相应的一路有信号输出。译码器在数字系统中有广泛的用途，不仅用于代码的转换、终端的数字显示，还用于数据分配，存贮器寻址和组合控制信号等。不同的功能可选用不同种类的译码器。 译码器可分为通用译码器和显示译码器两大类。前者又分为变量译码器和代码变换译码器。 变量译码器（又称二进制译码器），用以表示输入变量的状态，如2线-4线、3线-8线和4线-16线译码器。若有n个输入变量，则有2n个不同的组合状态，就有2n个输出端供其使用。而每一个输出所

代表的函数对应于n个输入变量的最小项。 三、实验设备与器件 1.+5V直流电源 2.单次脉冲源 3.逻辑电平开关 4.74LS138 四、实验内容及步骤 1.74LS138译码器逻辑功能测试 将译码器使能端STA、STB、STC与地址端A2、A1、A0分别接到逻辑电平开关输入口，八个输出端Y7…Y0依次连接在十六位逻辑电平显示上，拨动逻辑电平开关，逐项测试74LS138的逻辑功能。2.实验箱电源连接正确，电路自查确定无误后，电路验证还是不正确的情况下进行下面的排错检查：

1）检查芯片的电源和地的电平是否正确。 2）芯片的使能端连接的电平正确。 3）从逻辑电平开关输入信号是否正确。 4）从输出端按逻辑功能状态往前一步一步排查。 3.两片3线-8线译码器74LS138扩展为4线-16线译码器 用两片74LS138组合成一个四线-十六线译码器进行实验，并分析逻辑功能。

labview的8位逻辑分析仪

目录 引言 (5) 一、LABVIEW和数字逻辑分析仪简介 (6) 1.1 LABVIEW简介 (6) 1.2 数字逻辑分析仪简介 (6) 1.3 实验平台简介 (8) 二、数字逻辑分析仪的总体设计 (8) 三、前面板设计 (11) 四、程序设计 (11) 五、调试及结果 (13) 六、总结心得 (14) 七、参考文献 (15)

引言 数字逻辑分析仪重点在于考察信号高于或低于某一门限电平值，以及这些数字信号与系统时间之间的相对关。逻辑分析仪是一种类似于示波器的波形测试设备，它可以监测硬件电路工作时的逻辑电平（高或低），并加以存储,用图形的方式直观地表达出来，便于用户检测,分析电路设计(硬件设计和软件设计) 中的错误，逻辑分析仪是设计中不可缺少的设备，通过它，可以迅速地定位错误，解决问题，达到事半功倍的效果。逻辑分析仪是利用时钟从测试设备上采集和显示数字信号的仪器，最主要作用在于时序判定。由于逻辑分析仪不像示波器那样有许多电压等级，通常只显示两个电压（逻辑1和0），因此设定了参考电压后，逻辑分析仪将被测信号通过比较器进行判定，高于参考电压者为High,低于参考电压者为Low，在High与Low之间形成数字波形。逻辑分析仪分为两大类：逻辑状态分析仪（Logic State Analyzer,简称LSA）和逻辑定时分析仪（Logic Timing Analyzer）。这两类分析仪的基本结构是相似的，主要区别表现在显示方式和定时方式上。 LabVIEW是目前国际上唯一的编译型图形化编程语言，使用“所见即所得”的可视化技术建立人机界面，使用图标表示功能模块迷失用图标之间的连线表示各模块间的数据传递。同时LabVIEW继承了高级编程语言的结构化和模块化编程的优点，支持模块化与层次化实际，这种结构的实际增强了程序的可读性。 LabVIEW是一种图形化的编程语言和开发环境，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接收，被公认为是标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW 是一个功能强大且灵活的软件，利用他可以方便的建立自己的虚拟仪器。以LabVIEW为代表的图形化编程语言，又称为“G”语言。使用这种语编程时，基本上不需要编写程序代码，而是“绘制”程序流程图。LabVIEW尽可能利用工程技术人员所熟悉的术语、图标和概念，因而它是一种面向最终用户的开发工具，可以增强工程人员构建自己的科学和工程系统的能力，可为实现仪器编程和数据采集系统提供便捷途径。 本次课程设计就是在LabVIEW基础上设计一个8位数字逻辑分析仪。并从中学习和了解LabVIEW的运用和编程。

华中科技大学计算机学院数字逻辑实验报告2(共四次)

数字逻辑实验报告（2） 姓名： 学号： 班级： 指导教师： 计算机科学与技术学院 20 年月日

数字逻辑实验报告（2）无符号数的乘法器设计

一、无符号数的乘法器设计 1、实验名称 无符号数的乘法器的设计。 2、实验目的 要求使用合适的逻辑电路的设计方法，通过工具软件logisim进行无符号数的乘法器的设计和验证，记录实验结果，验证设计是否达到要求。 通过无符号数的乘法器的设计、仿真、验证3个训练过程，使同学们掌握数字逻辑电路的设计、仿真、调试的方法。 3、实验所用设备 Logisim2.7.1软件一套。 4、实验内容 （1）四位乘法器设计 四位乘法器Mul4 4实现两个无符号的4位二进制数的乘法运算，其结构框图如图3-1所示。设被乘数为b(3:0)，乘数为a(3:0)，乘积需要8位二进制数表示，乘积为p(7:0)。 图3-1 四位乘法器结构框图 四位乘法器运算可以用4个相同的模块串接而成，其内部结构如图3-2所示。每个模块均包含一个加法器、一个2选1多路选择器和一个移位器shl。 图3-2中数据通路上的数据位宽都为8，确保两个4位二进制数的乘积不会发生溢出。shl是左移一位的操作，在这里可以不用逻辑器件来实现，而仅通过数据连线的改变（两个分线器错位相连接）就可实现。

a(0)a(1)a(2)a(3) 图3-2 四位乘法器内部结构 （2）32 4乘法器设计 32 4乘法器Mul32 4实现一个无符号的32位二进制数和一个无符号的4位二进制数的乘法运算，其结构框图如图3-3所示。设被乘数为b(31:0)，乘数为a(3:0)，乘积也用32位二进制数表示，乘积为p(31:0)。这里，要求乘积p能用32位二进制数表示，且不会发生溢出。 图3-3 32 4乘法器结构框图 在四位乘法器Mul4 4上进行改进，将数据通路上的数据位宽都改为32位，即可实现Mul32 4。 （3）32 32乘法器设计 32 32乘法器Mul32 32实现两个无符号的32位二进制数的乘法运算，其结构框图如图3-4所示。设被乘数为b(31:0)，乘数为a(31:0)，乘积也用32位二进制数表示，乘积为p(31:0)。这里，要求乘积p能用32位二进制数表示，且不会发生溢出。 图3-4 32 32乘法器结构框图 用32 4乘法器Mul32 4作为基本部件，实现32 32乘法器Mul32 32。 设被乘数为b(31:0)=(b31b30b29b28···b15b14b13b12···b4b3b2b1b0)2 乘数为a(31:0)=(a31a30a29a28···a15a14a13a12···a3a2a1a0)2 =(a31a30a29a28)2 228+···+ ( a15a14a13a12)2 212+···+ (a3a2a1a0)2 20

数字逻辑实验报告。编码器

数字逻辑实验实验报告 脚分配、1）分析输入、输出，列出方程。根据方程和IP 核库判断需要使用的门电路以及个数。 2）创建新的工程，加载需要使用的IP 核。 3）创建BD 设计文件，添加你所需要的IP 核，进行端口设置和连线操作。 4）完成原理图设计后，生成顶层文件（Generate Output Products）和HDL 代码文件（Create HDL Wrapper）。 5）配置管脚约束（I/O PLANNING），为输入指定相应的拨码开关，为输出指定相应的led 灯显示。

6）综合、实现、生成bitstream。 7）仿真验证，依据真值表，在实验板验证试验结果。

实验报告说明 数字逻辑课程组 实验名称列入实验指导书相应的实验题目。 实验目的目的要明确，要抓住重点，可以从理论和实践两个方面考虑。可参考实验指导书的内容。在理论上，验证所学章节相关的真值表、逻辑表达式或逻辑图的实际应用，以使实验者获得深刻和系统的理解，在实践上，掌握使用软件平台及设计的技能技巧。一般需说明是验证型实验还是设计型实验，是创新型实验还是综合型实验。 实验环境实验用的软硬件环境（配置）。 实验内容（含电路原理图/Verilog程序、管脚分配、仿真结果等；扩展内容也列入本栏）这是实验报告极其重要的内容。这部分要写明经过哪几个步骤。可画出流程图，再配以相应的文字说明，这样既可以节省许多文字说明，又能使实验报告简明扼要，清楚明白。 实验结果分析数字逻辑的设计与实验结果的显示是否吻合，如出现异常，如何修正并得到正确的结果。 实验方案的缺陷及改进意见在实验过程中发现的问题，个人对问题的改进意见。 心得体会、问题讨论对本次实验的体会、思考和建议。

基于单片机的简易逻辑分析仪毕业设计论文

基于单片机的简易逻辑分析仪 目录 第1节引言 (3) 1.1系统概述 (3) 1.1.1系统的特点 (4) 1.1.2系统的功能 (4) 第2节系统主要硬件电路设计 (5) 2.1 系统结构框图 (5) 2.2 主体控制模块 (5) 2.3 系统硬件的主体实现 (7) 2.3.1 数字信号发生器模块的电路设计与实现 (7) 2.3.2 主控系统模块的电路设计与实现 (8) 2.3.3 LED显示模块的电路设计与实现 (10) 2.3.4 硬件的抗干扰措施 (12) 第3节系统软件设计 (13) 3.1 系统软件流程 (13) 3.2 中断服务子程序 (15) 3.3 AT24C04程序设计 (15) 第4节结束语 (19) 参考文献 (20) 基于单片机的简易逻辑分析仪

第1节引言 信息时代是数字化的时代，数字技术的高速发展，出现了以高性能计算机为核心的数字通信、数字测量的数字系统。在研究这些数字系统产品的应用性能的同时也必须研究在设计、生产和维修他们的过程中，如何验证数字电路设计的合理性、如何协调硬件及其驱动应用软件的工作、如何测量其技术指标以及如何评价其性能。逻辑分析仪的出现，为解决这些问题提供了可能。 随着数字系统复杂程序的增加，尤其是微处理器的高速发展，用示波器测试己显得有些无能为力。1973年在美国应运而生的逻辑分析仪(Logic Analyzer)，能满足数字域测试的各种要求。它属于总线分析仪一类的数据域测试仪器*主要用于查找总线(或多线)相关故障．同时对于数据有很强的选择能力和跟踪能力，因此，逻辑分析汉在数字系统的测试中获得了广泛的应用。 逻辑分析仪（Logic Analyzer）是以逻辑信号为分析对象的测量仪器。是一种数据域仪器，其作用相当于时域测量中的示波器。正如在模拟电路错误分析中需要示波器一样，在数字电路故障分析中也需要一种仪器，它适应了数字化技术的要求，是数字、逻辑电路、仪器、设备的设计、分析及故障诊断工作中不可按少的工具。在测试数字电路、研制和维修电子计算机、微处理器以及各种集成化数字仪表和装置中具有广泛的用途；还是数字系统设计、侦错、软件开发和仿真的必备仪器；作为硬件设计中必不可少的检测工具，还可将其引入实验教学中，建立直观感性的印象，提升学生的硬件设计能力，可以全面提高教学质量；随着科技的发展，LA在多通道、大存储量、高采样速率、多触发功能方面得到更快的发展，在航天、军事、通信等数字系统领域得到越来越广泛的应用。 我们从上面可以看出逻辑分析仪在各个领域的广泛应用。那么我们在学习、应用的同时设计并制作一个简易的逻辑分析仪就显的意义重大了，这样这个过程既可以让我们更加深入理解其原理，又可以提高动手设计并制作整个系统电路的能力，还可以将其作为简易仪器应用于以后的实验中。 1.1系统概述 因在本节中，我们将对简易逻辑分析仪的应用进行分析。给出它的特点，能实现的功能以及系统的简单操作 1.1.1 系统的特点 逻辑分析仪也称逻辑示波器，它是用来分析数字系统逻辑关系的一种仪器。逻辑分析仪的主要作用有二个：一是用于观察的形式显示出数字系统的运行情况，相当于扩展了人们的视野，起一个逻辑显示器的作用；二是对系统运行进行分析和故障诊断。

数字逻辑实验报告(全加器)

课程名称：数字逻辑实验 实验项目：一位全加器的原理及实现 姓名： 专业：计算机科学与技术 班级：计算机14-8班 学号： 计算机科学与技术学院 实验教学中心 2015年12月15日

实验项目名称：一位全加器的原理及实现 一、实验要求 设计一个一位全加器，实现全加器的功能。 二、实验目的 掌握一位全加器的设计方法原理和使用，熟悉掌握数字电路设计步骤和方法。 三、实验内容 全加器功能分析： 全加器是能够计算低位进位的二进制加法电路。与半加器相比,全加器不只考虑本位计算结果是否有进位,也考虑上一位对本位的进位,可以把多个一位全加器级联后做成多位全加器。 全加器有三个输入端：被加数Ai、加数Bi、相邻低位进位Ci-1，两个输出端：本位和Si以及相邻高位进位Ci。 由功能分析，一位全加器真值表如下： 输入输出 Ci-1 Ai Bi Si Ci 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1

由上表可以得到一位全加器各输出的逻辑表达式： 由以上2式可以画出逻辑电路图，如下： 四、实验步骤 建立一个新的文件夹 打开Quartus Ⅱ后，新建工程，输入工程名。 选择仿真器件，器件选择FLEX10K ，芯片选择EPF10K10TC144-4 。 新建“Block Diagram/Schematic File ”文件画逻辑图并编译。 新建“Vector Waveform File ”波形文件，设置好输入的波形，保存文件并分析仿真波形。 选择“Assignments ”->“Pins ”，绑定管脚并编译。 选择“Tools ”->“Programmer ”点击“Start ”下载到芯片并进 i i i i i i i i i i i B A C B C A C C B A S ?+?+?=⊕⊕=---111

逻辑分析仪使用教程

声明: 本文来自 另外，将68013制作逻辑分析仪的原理说明简单整理了一下，大家可以看看，如果想DIY也就不难了。点击此处下载ourdev_578200.pdf(文件大小:203K)(原文件名:逻辑分析仪开发手册.pdf) 前言 一、什么是逻辑分析仪 二、使用介绍 三、安装说明 四、Saleae软件使用方法 五、逻辑分析仪硬件安装 六、使用Saleae分析电视红外遥控器通信协议 七、使用Saleae分析UART通信 八、使用Saleae分析IIC总线通信 九、使用Saleae分析SPI总线通信 十、Saleae逻辑分析仪使用问题和注意事项 https://www.wendangku.net/doc/4811382443.html,/item.htm?id=6293581805

淘宝地址：https://www.wendangku.net/doc/4811382443.html,/item.htm?id=6293581805 (原文件名:21.jpg) 前言： 工欲善其事，必先利其器。逻辑分析仪是电子行业不可或缺的工具。但是由于一直以来，逻辑分析仪都属于高端产品，所以价格居高不下。因此我们首先要感谢Cypress公司，提供给我们68013这么好的芯片，感谢俄罗斯毛子哥将这个Saleae逻辑分析仪开源出来，让我们用平民的价格，就可以得到贵族的待遇，获得一款性价比如此之高的逻辑分析仪，可以让我们在进行数字逻辑分析仪的时候，快速查找并且解决许多信号、时序等问题，进一步提高我们处理实际问题的能力。 原本计划，直接将Saleae的英文版本使用手册直接翻译过来提供给大家，我花费半天时间翻译完后，发现外国人写的东西不太符合我们国人的思维习惯，当然，也是由于我的英语水平有限，因此，我根据自己摸索这个Saleae的过程，写了一份个人认为符合中国人习惯的Saleae，提供给大家，希望大家在使用过程中少走弯路，快速掌握使用方法，更快的解决自己实际遇到的问题。 由于个人水平有限，因此在文章撰写的过程中难免存在问题和错误，如果有任何问题，希望大家能够提出来，我会虚心接受并且改进，希望通过我们的交流，给越来越多的人提供更加优秀的资料，共同进步。 一、什么是逻辑分析仪： 逻辑分析仪是一种类似于示波器的波形测试设备，它通过采集指定的信号，并通过图形或者数据统计化的方式展示给开发人员，开发人员通过这些图形化时序信号按照协议来分析硬件或者软件中的错误。逻辑分析仪是设计中不可缺少的设备，通过它，可以迅速定位错误，发现并解决问题，达到事半功倍的效果，尤其在分析时序，比如1wire、I2C、UART、SPI、CAN等数据的时候，应用逻辑分析仪解决问题非常快速。 如果在你的工作中有数字逻辑信号，你就有机会使用逻辑分析仪。因此应选好一种逻辑分析仪，既符合所用的功能，又不太超越所需的功能。用户多半会找一种容易操作的仪器，它在功能控制上操作步骤较少，菜单种类也不多，而且不太复杂。而Saleae就是一种低端的，比较适合大众化的逻辑分析仪，价格便宜，而且常用的逻辑分析功能足够，人机界面人性化，非常适合实用。 以下是一个Saleae分析I2C时序的一个典型例子：从图中我们可以清晰的看到，起始信号start，从地址是0x50的器件中去读取数据，第一个字节是0xc0，第二个字节是0x50，有了逻辑分析仪，我们可以快捷的找出我们的I2C时序读写数据的正确与否，可以很快将问题解决。后边的讲解中，我会详细讲解逻辑分析仪分析红外遥控器，UART时序，I2C 时序的具体方式方法。

数电仿真实验报告

数电仿真Multisim 实 验 报 告 班级： 学号：

姓名： 学院： 实验一组合逻辑电路设计与分析 一、实验目的 1、掌握组合逻辑电路的特点 2、利用逻辑转换仪对组合逻辑电路进行分析与设计 二、实验原理 组合逻辑电路是一种重要的数字逻辑电路：特点是任何时候的输出仅仅取决于同一时刻的输入信号的取值组合。 根据电路确定功能，是分析组合逻辑电路的过程，其步骤如下：组合逻辑电路→推导→逻辑表达式→化简→最简表达式→列表→真值表→分析→确定电路功能。 根据要求求解电路，是设计组合逻辑电路的过程，其步骤如下：问题提出→分析→真值表→归纳→逻辑表达式→化简变换→逻辑图。 逻辑转换仪是Multisim中常用的数字逻辑电路分析和设计仪器。 三、仿真例题 1、利用逻辑转换仪对已知逻辑电路进行分析 电路图如下： 图待分析逻辑电路 分析结果如下：

图逻辑分析仪输出结果 2、根据要求利用逻辑转换仪进行逻辑电路设计 问题：有一火灾报警系统，设有烟感、温感和紫外线三种类型的火灾探测器。为了防止误报警，只有当其中的两种或两种以上的探测器发出火灾探测信号时，报警系统才产生报警控制信号，试设计报警控制信号的电路。 利用逻辑分析仪分析： 图经分析得到的真值表和表达式 则可以得到如下电路图：

A B C 14 13 10 912 11 8 图 最终得到的逻辑电路图 四、思考题 1、设计一个四人表决电路，即如果3人或3人以上同意，则通过；否则被否决。用与非门实现。 解：用ABCD 分别表示四人的表决结果，1表示同意，0表示不同意。则利用逻辑分析仪可以输入如下真值表，并得到如下表达式： L=ACD+ABD+ABC+BCD 图 逻辑分析仪得到的真值表和表达式 得到如下电路图：

keil的软件逻辑分析仪使用教程

keil的软件逻辑分析仪（logic analyzer）使用教程 在keil MDK中软件逻辑分析仪很强的功能，可以分析数字信号，模拟化的信号，CPU的总线(UART、IIC等一切有输出的管脚)，提供调试函数机制，用于产生自定义的信号，如Sin，三角波、澡声信号等，这些都可以定义。 以keil里自带的stm32的CPU为例，对PWM波形跟踪观测，打开 C:\Keil\ARM\Boards\Keil\MCBSTM32\PWM_2目录下的stm32的Dome，第一步：进行仿真配置，如图： (原文件名:1.jpg) 把开工程中的Abstract.txt文件有对工程的描述，PWM从PB0.8和PB0.9输出，稍后将它加入软件逻辑分析仪里。 The 'PWM' project is a simple program for the STM32F103RBT6 using Keil 'MCBSTM32' Evalua tion Board and demonstrating the use of PWM (Pulse Width Modulation) with Timer TIM4 . Example functionality: - Clock Settings: - XTAL = 8.00 MHz - SYSCLK = 72.00 MHz - HCLK = SYSCLK = 72.00 MHz - PCLK1 = HCLK/2 = 36.00 MHz - PCLK2 = HCLK = 72.00 MHz - ADCLK = PCLK2/6 = 12.00 MHz

- SYSTICK = HCLK/8 = 9.00 MHz - TIM4 is running at 100Hz. LEDs PB8, PB9 are dimmed using the PWM function of TIM4 channel3, channel4 The Timer program is available in different targets: Simulator: - configured for software Simulator MCBSTM32: - runs from Internal Flash located on chip (used for production or target debugging) 第二、选择软件仿真 (原文件名:2.jpg)

数字逻辑实验报告

数字逻辑实验报告：加法器

安徽师范大学 学院实验报告 专业名称软件工程 实验室 实验课程数字逻辑 实验名称加法器实验姓名 学号 同组人员 实验日期 2013.3.26

注：实验报告应包含（实验目的，实验原理，主要仪器设备和材料，实验过程 和步骤，实验原始数据记录和处理，实验结果和分析，成绩评定）等七项内容。具体内容可根据专业特点和实验性质略作调整，页面不够可附页。 实验目的：学会使用实验箱搭建基本组合逻辑电路。 实验原理：全加器是中规模组合逻辑器件，它实现二进制数码的加法运算，是计算机中最基本的运算单元电路。一位加法器有三个输入端Ａi 、B i 、C i -1,即被加数，有两个输出端S i 和B i 即相加及向高一位的进位输出。 (全加真值表) Si=A i B i C i -1+A i B i C i -1+A i B i C i -1+A i B i C i -1 C i =A i B i +A i C i -1+B i C i -1 全加器主要用于数值运算；另外，全加器还可以实现组合逻辑函数。 主要仪器设备和材料：数字逻辑电路实验装置、芯片 74LS32、芯片 74LS08、 芯片74LS86，导线 实验过程和步骤： ①关闭实验箱的电源开关，将三个芯片正确地安装在实验箱装置上； ②分别用三根导线将三个芯片的第14号引脚与实验箱左下角的+5V 连接起来，，再分别用三根导线将三个芯片的第7号引脚与实验箱左下角的GND 连接 Ａi B i C i -1 S i B i 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1

逻辑分析仪的应用

第1章逻辑分析仪的应用 逻辑分析仪是分析数字系统逻辑关系的仪器。逻辑分析仪是属于数据域测试仪器中的一种总线分析仪，即以总线（多线）概念为基础，同时对多条数据线上的数据流进行观察和测试的仪器，这种仪器对复杂的数字系统的测试和分析十分有效。逻辑分析仪是利用时钟从测试设备上采集和显示数字信号的仪器，最主要作用在于时序判定。 一、逻辑分析仪的应用场合 通常在电子仪器行业，我们在以下情况下需要使用逻辑分析仪： ●调试并检验数字系统的运行； ●同时跟踪并使多个数字信号相关联； ●检验并分析总线中违反时限的操作以及瞬变状态； ●跟踪嵌入软件的执行情况。 二、逻辑分析仪的使用步骤 使用逻辑分析仪与数字信号相连、捕获数字信号并进行分析，一般有以下4个步骤： ●用逻辑探头与被测系统(DUT)相连； ●设置时钟模式和触发条件； ●捕获被测信号； ●分析与显示捕获的数据。 三、逻辑探头 在使用逻辑分析仪测试中，首先选择合适的逻辑探头与被测系统(DUT)相连，探头利用内部比较器将输入电压与门限电压相比较，确定信号的逻辑状态(1或0)。门限值由用户设定，范围由逻辑分析仪本身决定，常用的逻辑电平为TTL电平、CMOS电平、ECL电平等等。 逻辑分析仪的探头有各种各样的形状、大小，用户可以根据自己的需要，选择合适的探头夹具。常用的探头有用于点到点故障查找的“夹子状”，有用在电路板上专用的连接器高密度、多通道型探头。逻辑探头应能够捕获高质量的信号，并且对被测系统的影响最小。另外，逻辑分析仪的探头应能提供高质量信号并传递给逻辑分析仪，并且对被测系统造成的负载最小，而且要适合与电路板及设备以多种方式连接。 四、设置时钟模式和触发条件 在逻辑分析仪与被测系统连接好之后，需要设置时钟模式与触发条件。逻辑分析仪的数据捕获方式不同于示波器，它有两种捕获方式，分别是异步捕获，获取信号的时间信息和同步捕获，用于获取被测系统的状态信息。其中异步分析更类似于示波器的数据捕获方式，其中采样率、波形捕获率等概念都与示波器的相关概念类似。 1.异步捕获模式 在这个模式中，逻辑分析仪用内部时钟进行数据采样，采样速度越快，测试分辨率越高。采样速率对于异步定时分析非常重要，例如，当采样间隔为2ns时，即每隔2ns捕获新的数据存入存储器中，在采样时钟到来之后改变的数据不会被捕获，直到下一个采样时钟到来，由于无法确定2ns中不会被捕获的数据，直到下一个采样时钟到来，由于无法确定2ns中数据是否发生变化，所以最终分辨率是2ns。这种异步捕获模式常用在目标设备与分析仪捕获的数据之间没有固定的时间关系，而且被测系统的信号间的时间关系为主要考虑因素时，通常使用这种捕获模式。

逻辑分析仪使用

泰克逻辑分析仪文章 ------------------------------------------------- 最大限度地利用逻辑分析仪 Chris Loberg，泰克公司 逻辑分析仪是一种多功能工具，可以帮助工程师进行数字硬件调试、设计检验和嵌入式软件调试。然而，许多工程师在应该使用逻辑分析仪时，却使用了数字示波器，其主要原因是工程师比逻辑分析仪更熟悉示波器。但逻辑分析仪在过去几年中已经取得了很大的进步，对许多应用，它们将比其它仪器帮助您用更少的时间找到麻烦的漏洞的根本原因。 当然，示波器和逻辑分析仪之间有很多类似的地方，但也有一些重要的差异。为了更好地了解两台仪器可以怎样满足您的特定需求，我们有必要先比较一下它们的各种功能。 数字示波器是一种通用的查看信号的基础工具。其高采样率和高带宽，可以在时间跨度内捕获许多数据点，测量信号跳变(边沿)、瞬态事件和小时间增量。示波器当然也能查看与逻辑分析仪相同的数字信号，但示波器一般用于模拟测量，如上升时间、下降时间、峰值幅度及边沿间经过的时间。 示波器一般有最多四条输入通道。但在您需要同时测量五个数字信号时，或您的数字系统拥有一条32位数据总线和一条64位地址总线时，该怎么办呢？这时需要工具中有多得多的输入。逻辑分析仪一般有34-136条通道。每条通道输入一个数字信号。某些复杂的系统设计要求数千条输入通道。市场上也为这些任务提供了近似规模的逻辑分析仪。 与示波器不同，逻辑分析仪不测量模拟细节，而是检测逻辑门限电平。逻辑分析仪只查找两个逻辑电平。在输入高于门限电压(V)时，我们把这个电平称为“高”或“1”。相反，我们把低于Vth的电平称为“低”或“0”。在逻辑分析仪对输入采样时，它存储一个“1”或一个“0”，具体视相对于电压门限的信号电平而定。 逻辑分析仪的波形定时显示与产品技术资料中找到的或仿真器生成的定时图类似。所有信号都时间相关，以便能够查看建立时间和保持时间、脉宽、外来数据或丢失数据。除高通道数外，逻辑分析仪提供了许多重要功能，支持数字设计检验和调试，包括： ?完善的触发功能，您可以指定逻辑分析仪采集数据的条件 ?高密度探头和适配器，简化与被测系统(SUT)的连接 ?分析功能，把捕获的数据转换成处理器指令，并关联到源代码 使用逻辑分析仪与使用其它仪器类似。下面几节将介绍四个主要步骤：连接，设置，采集，分析。 连接被测系统

组合逻辑电路实验报告

实验名称：组合逻辑电路 一、实验目的 1、掌握组合逻辑电路的分析、设计方法与测试方法； 2、了解组合逻辑电路的冒险现象及消除方法。 二、实验器材 需要与非门CC4011×3，异或门CC4030×1，或门CC4071×1。 CC4011引脚图CC4030引脚图 CC4071引脚图 三、实验内容及实验电路 1、分析、测试用与非门CC4011组成的半加器的逻辑功能。列出真值表并画出卡诺图判断是否可以简化。 图1由与非门组成的半加器电路

A B S C 2、分析、测试用异或门CC4030与与非门CC4011组成的半加器逻辑电路。 图2由异或门和与非门组成的半加器电路 A B S C 3、分析、测试全加器的逻辑电路。写出实验电路的逻辑表达式，根据实验结果列出真值表与全加器的逻辑功能对比，并画出i S和i C的卡诺图。 图3由与非门组成的全加器电路 A B1 i C i S i C

4、设计、测试用异或门、与非门和或门组成的全加器逻辑电路。 全加和：()1 -⊕⊕=i i i i C B A S 进位：()i i i i i i B A C B A C ?+?⊕=-1将全加器的逻辑表达式，变换成由两个异或门，四个与非门，一个或门组成；画出全加器电路图，按所画的原理图选择器件并在实验板上连线；进行功能测试并自拟表格填写测试结果。电路图：A B 1-i C i S i C 5、观察冒险现象。按图4接线，当1==C B 时，A 输入矩形波（MHz f 1=以上），用示波器观察输出波形，并用添加冗余项的方法消除冒险现象。 图4观察冒险现象实验电路

四、实验预习要求 1、复习组合逻辑电路的分析方法。 2、复习组合逻辑电路的设计方法。 3、复习用与非门和异或门等构成半加器和全加器的工作原理。 4、复习组合电路冒险现象的种类、产生原因和如何防止。 5、根据试验任务要求，设计好实验时必要的实验线路。 五、实验报告 1、整理实验数据、图表，并对实验结果进行分析讨论。 2、总结组合逻辑电路的分析与测试方法。 3、对冒险现象进行讨论。

华中科技大学计算机学院数字逻辑实验报告2

数字逻辑实验报告（2） 数字逻辑实验2 一、无符号数的乘法器设计50% 二、无符号数的除法器 设计50% 总成绩 姓 名： 学 号： 班 级： 指 导 教 师： 计算机科学与技术学院 20 年 月 日 评语：（包含：预习报告内容、实验过程、实验结果及分析） 教师签名

数字逻辑实验报告（2）无符号数的乘法器设计

一、无符号数的乘法器设计 1、实验名称 无符号数的乘法器的设计。 2、实验目的 要求使用合适的逻辑电路的设计方法，通过工具软件logisim进行无符号数的乘法器的设计和验证，记录实验结果，验证设计是否达到要求。 通过无符号数的乘法器的设计、仿真、验证3个训练过程，使同学们掌握数字逻辑电路的设计、仿真、调试的方法。 3、实验所用设备 软件一套。 4、实验内容 （1）四位乘法器设计 四位乘法器Mul44实现两个无符号的4位二进制数的乘法运算，其结构框图如图3-1所示。设被乘数为b(3:0)，乘数为a(3:0)，乘积需要8位二进制数表示，乘积为p(7:0)。 图3-1 四位乘法器结构框图 四位乘法器运算可以用4个相同的模块串接而成，其内部结构如图3-2所示。每个模块均包含一个加法器、一个2选1多路选择器和一个移位器shl。 图3-2中数据通路上的数据位宽都为8，确保两个4位二进制数的乘积不会发生溢出。shl是左移一位的操作，在这里可以不用逻辑器件来实现，而仅通过数据连线的改变（两个分线器错位相连接）就可实现。

a(0)a(1)a(2)a(3) 图3-2 四位乘法器内部结构 （2）324乘法器设计 324乘法器Mul324实现一个无符号的32位二进制数和一个无符号的4位二进制数的乘法运算，其结构框图如图3-3所示。设被乘数为b(31:0)，乘数为a(3:0)，乘积也用32位二进制数表示，乘积为p(31:0)。这里，要求乘积p能用32位二进制数表示，且不会发生溢出。 图3-3 324乘法器结构框图 在四位乘法器Mul44上进行改进，将数据通路上的数据位宽都改为32位，即可实现Mul324。 （3）3232乘法器设计 3232乘法器Mul3232实现两个无符号的32位二进制数的乘法运算，其结构框图如图3-4所示。设被乘数为b(31:0)，乘数为a(31:0)，乘积也用32位二进制数表示，乘积为p(31:0)。这里，要求乘积p能用32位二进制数表示，且不会发生溢出。 图3-4 3232乘法器结构框图 用324乘法器Mul324作为基本部件，实现3232乘法器Mul3232。 设被乘数为b(31:0)=(b31b30b29b28···b15b14b13b12···b4b3b2b1b0)2 乘数为a(31:0)=(a31a30a29a28···a15a14a13a12···a3a2a1a0)2 =(a31a30a29a28)2228+···+ ( a15a14a13a12)2212+···+ (a3a2a1a0)220