随着IC产业的快速发展，专用集成电路向着系统化趋势发展，其功能也变得更加强大。相应地，在这些数字领域内的测试问题也变得愈加复杂，全球所有测量仪器的厂商都在致力于这个难题的研究。逻辑分析仪是数字域测量仪器中必不可少的工具，它一直引领着数字测量仪器的发展潮流。目前，国内外市场上逻辑分析仪的售价都很高，普通用户一般买不起，因此研究设计一款功能齐全、制作成本又比较低的逻辑分析仪，满足学生的学习需求是很有必要的。目前逻辑分析仪产品正朝着高工作频率、大数据存储容量、多功能化、网络化方向发展。本文首先对国外逻辑分析仪的发展现状做了较详细的介绍，对国内逻辑分析仪的发展情况也进行了阐述，并对二者进行了比较。然后介绍了逻辑分析仪的基本工作原理：从仪器的定时采样速率、状态分析速率到数据的存储方式，并详细阐述了逻辑分析仪的核心内容——触发电路。灵活多样的触发方式，保证了逻辑分析仪可以在不同的条件下快速、准确地捕捉各种电路信号。触发电路是设计逻辑分析仪的难点，同时也是提高逻辑分析仪性能的关键环节。本文在分析比较目前主流逻辑分析仪的性能指标之后，根据学生日常学习的实际需求，合理地提出本次设计的逻辑分析仪的性能指标：设计一款与计算机平台相结合使用的卡片式虚拟逻辑分析仪。具有逻辑定时分析、逻辑状态分析两种工作模式；具有16路外部信号采样通道，两路外部时钟引入通道；最高定时采样速率为100MHz，最大状态速率为30MHz；采用SRAM（Static RandomAccess Memory,静态随机存储器）存储芯片，存储容量是每路信号1Mbit，16路共16Mbit存储能力；触发方式有字触发、延迟触发、序列触发、毛刺触发等。本次设计的硬件架构采用的是FPGA+MCU+USB模式，其中FPGA实现触发电路以及数据存储电路控制功能，MCU通过控制USB实现与上位机的数据通讯。FPGA与MCU之间采用SLAVE FIFO工作模式，采用两片SRAM存储器，实现数据高速缓存。利用C语言对MCU进行编程，通过设置不同的寄存器参数，实现USB与上位机之间的高速数据交换；利用Verilog HDL语言对FPGA进行编程，实现各种触发条件的设定，并实现对数据存储的控制；利用LabVIEW语言对上位机软件进行编程，实现对采样数据的解析、显示以及对卡片式虚拟逻辑分析仪的参数设定。利用Protel99SE软件，画出卡片式虚拟逻辑分析仪的电路原理图，并转换成PCB电路版图。利用高速电路PCB制作的相关知识，对元器件进行合理地布局、布线，并处理好电源、地线问题。最后，针对电路设计中的不足提出合理的改进意见。