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极简逻辑分析仪

基于 SIPEED Tang Primer 20K 和 FT2232H 开发的极简逻辑分析仪：

  • 8 路采样
  • 采样率可调（COUNTER_SIZE），默认采用率 7.5MHz

目录说明

  • app：FT2232H 简单测试程序，使用 Visual Studio 编译；
  • fpga：高云项目

准备工作

  1. 下载 安装高云教育版 IDE；

  2. 用这个下载器 替换 IDE 里默认的下载器；

  3. 下载安装 Visual Studio 2022 Community 用于编译桌面软件；

  4. 准备一块 FT2232H 开发版。

    • 使用 FT_Prog 将端口 A 配置为 FIFO 模式

原理说明

FT2232H 输出的 60MHz CLKOUT 信号经 counter 分频后，触发对 8 路 capture 信号进行采样。采样后的数据 通过 FT2232H 同步 245 FIFO 模式传输到 PC。

FT2232H FIFO 模式支持双向数据传输，这里的只用到上传数据（即向 FIFO 写入数据）到 PC 单一路径，所以 rd_n 信号固定为 1。 FT2232H FIFO 写入时序如图。

数据的写入控制涉及两个信号：

  • wr_n：FT2232H 的输入，低电平有效，表示 DATA 上数据就绪；
  • tx_e：FT2232H 的输出，低电平有效，表示 FIFO 此时可接收数据。

在 CLKOUT 上升沿 wr_n、txe_n 同时低电平说明数据已经写入 FIFO。

数据采样、FIFO 写入（简化）实现如下：

always @(posedge clk) begin
    if (wr_n == 'b0) begin
        if (txe_n == 'b0) begin
            wr_n <= 'b1;
        end;
    end else begin
        if (counter == 0) begin
            reg_data <= capture;
        end
        if (counter == 1) begin
            wr_n <= 'b0;
        end
    end;
    counter <= counter + 1'b1;
end

连线说明

20K 与 FT2232H 的连接如下表。

Primer 20K FT2232H Pin No. 说明
K15 16 ADBUS[0]
K16 17 ADBUS[1]
H16 18 ADBUS[2]
G16 19 ADBUS[3]
P11 21 ADBUS[4]
R11 22 ADBUS[5]
L13 23 ADBUS[6]
K12 24 ADBUS[7]
H13 26 RXF#
H12 27 TXE#
T12 28 RD#
K11 29 WR#
K13 30 SIWU
J12 32 CLKOUT (60MHz)
G11 33 OE#

8 路探针如下表。

Primer 20K 探针 No.
E15 0
F14 1
G14 2
J16 3
F13 4
M15 5
R13 6
R12 7

调试信号：N7 反映复位状态（复位信号来自 T2，下降沿生效）。

使用说明

完成综合、步线之后，直接下载到 SRAM。连接 FT2232H 开发板，打开桌面测试程序，将其中一路探针触碰 3.3V 高电平， 会看到打印出的变化的数据。

采集到的数据会自动保存到文件，可以用 PulseView 查看、分析。这里把探针 6 接到串口上，用串口工具发送了一个字符串“hello 20K!”，PulseView 成功还原：

注意事项：

  1. 下载时，务必断开 FT2232H 开发版以及其它使用了 FTDI 驱动的设备；
  2. 务必保证 FPGA 的供电充足，否则可能出现下载失败等情况；
  3. 如果还是出现下载失败，重新拔插下载器；
  4. 如果发现 FPGA 电路运行状态与预想的不符，建议重新打开下载器、重新下载。

其它

这个项目代码短小，也算是 SIPEED Tang Primer 20K 上的 Hello World。将本项目也可移植到 SIPEED Tang Nano 系列，用以辅助 20K 上复杂项目的开发。