邏輯分析儀原理及應用

您需要同時(shí)觀(guān)看16位計數器的輸入和輸出信號，以確定定時(shí)錯誤時(shí)，選用不正確的工具將會(huì )耗費大量時(shí)間。采用邏輯分析儀是對于上述問(wèn)題的最好解決方案。本文將詳細講述邏輯分析儀的基本原理以及它的功能。

關(guān)鍵詞： 邏輯分析儀；采樣；觸發(fā)

引言

一般來(lái)說(shuō)，邏輯分析儀能看到比示波器更多的信號線(xiàn)。對于觀(guān)察總線(xiàn)上的定時(shí)關(guān)系或數據 ——例如微處理器地址、數據或控制總線(xiàn)時(shí)，邏輯分析儀是特別有用的。邏輯分析儀能夠解碼微處理器的總線(xiàn)信息，并以有意義的形式顯示?？傊?，當您通過(guò)了參數設計階段，開(kāi)始關(guān)注許多信號間的定時(shí)關(guān)系和需要在邏輯高和低電平碼型上觸發(fā)時(shí)，邏輯分析儀就是正確的測試工具。

邏輯分析儀

大多數邏輯分析儀實(shí)際是合二而一的分析儀：一部分是定時(shí)分析儀，另一部分是狀態(tài)分析儀。
定時(shí)分析儀的信息顯示形式與示波器的相同，水平軸代表時(shí)間，垂直軸代表電壓幅度。由于這兩種儀器上的波形都與時(shí)間相關(guān)，因此稱(chēng)為“時(shí)域”顯示儀。

·選擇正確的采樣方法
定時(shí)分析儀好像是一臺具有 1bit 垂直分辨率的數字示波器。由于只有 1bit 分辨率，因此只能實(shí)現兩種狀態(tài) —高或低的顯示。定時(shí)分析儀只關(guān)心用戶(hù)定義的電壓閾值。如果采樣時(shí)信號高于該閾值，就以高或 1 顯示，低于閾值的采樣信號用低或0顯示。從這些采樣點(diǎn)得到一張由 1 和 0 組成，代表輸入波形 1bit 圖的表格。這張表格保存在存儲器中，并可用來(lái)重建輸入波形的 1bit 圖，如圖1所示。

圖 1 定時(shí)分析儀的采樣點(diǎn)

定時(shí)分析儀趨向于把各種信號拉成方波，這似乎會(huì )影響到它的可用性，但如果您需要同時(shí)觀(guān)察幾條甚至幾百條信號線(xiàn)以驗證信號間的定時(shí)關(guān)系，那么定時(shí)分析儀就是正確選擇。應記住每個(gè)采樣點(diǎn)都要使用一個(gè)存儲器位置。分辨率越高(采樣率越快)，采集窗就越短。

·跳變采樣
當我們捕獲如圖2 所示帶有數據突發(fā)的輸入線(xiàn)上的數據時(shí)，我們必須把采樣率調到高分辨率(例如 4ns)，以捕獲開(kāi)始處的快速脈沖。這意味著(zhù)具有 4K(4096 樣本)存儲器的定時(shí)分析儀在 16.4ms 后將停止采集數據，使您不能捕獲到第二個(gè)數據突發(fā)。

圖2 高分辨率采樣

在通常的調試工作中，我們采樣和保存了長(cháng)時(shí)間沒(méi)有活動(dòng)的數據。它們使用了邏輯分析儀存儲器，卻不能提供更多的信息。如果我們知道跳變何時(shí)產(chǎn)生，是正跳變還是負跳變，就能夠解決這一問(wèn)題。這一信息是有效使用存儲器的跳變定時(shí)基礎。

為實(shí)現跳變定時(shí)，我們可在定時(shí)分析儀和計數器的輸入處使用“跳變探測器”?，F在定時(shí)分析儀只保存跳變前的那些樣本，以及兩個(gè)跳變之間的時(shí)間間隔。采用這種方法，每一跳變就只需使用兩個(gè)存儲器位置，輸入無(wú)變動(dòng)時(shí)就完全不占用存儲器位置。

在我們的例子中，根據每一突發(fā)中存在多少脈沖數，現在能捕獲到第二、第三、第四和第五個(gè)突發(fā)。并同時(shí)保持達到 4ns 的高定時(shí)分辨率(圖3)。

圖3 使用跳變探測器采樣

·毛刺捕獲
毛刺脈沖因為會(huì )隨機出現，造成災難性的后果而聲名狼藉。定時(shí)分析儀可采樣輸入數據，保持對采樣間所產(chǎn)生任何跳變的跟蹤，容易捕獲毛刺。在分析儀中，把毛刺定義為相鄰兩次采樣間穿越邏輯閾值一次以上的任何跳變。為了識別毛刺，我們要“教會(huì )”分析儀保持對所有多個(gè)異常跳變的跟蹤，并將它們作為毛刺顯示。

毛刺顯示是一種很有用的功能，能夠提供毛刺觸發(fā)和顯示超前毛刺的數據，從而幫助我們確定毛刺產(chǎn)生的原因。這種能力也使得分析儀只捕獲毛刺產(chǎn)生時(shí)所要的數據。

回顧本節開(kāi)始時(shí)提到的例子。我們有一個(gè)系統周期性