邏輯分析儀原理及應用

·定時(shí)分析儀的觸發(fā)
邏輯分析儀連續捕獲數據，并在找到跟蹤點(diǎn)后停止采集。這樣，邏輯分析儀就能顯示出被稱(chēng)為負時(shí)間的跟蹤點(diǎn)前的信息，以及跟蹤點(diǎn)后的信息。

碼型觸發(fā)

設置定時(shí)分析儀的跟蹤特性與設置示波器的觸發(fā)電平和斜率稍有一點(diǎn)區別。許多分析儀是在跨多條輸入線(xiàn)的高和低碼型上觸發(fā)。為使某些用戶(hù)更感方便，絕大多數分析儀的觸發(fā)點(diǎn)不僅可用二進(jìn)制( 1 和 0)，而且可用十六進(jìn)制、八進(jìn)制、ASCII或十進(jìn)制設置。在查看4、 8、16、24、32bit寬的總線(xiàn)時(shí)，使用十六進(jìn)制的觸發(fā)點(diǎn)會(huì )更加方便。設想如果用二進(jìn)制設置24bit總線(xiàn)就會(huì )麻煩得多。

邊沿觸發(fā)

在調節示波器的觸發(fā)電平旋鈕時(shí)，您知道是在設置電壓比較器的電平，這個(gè)電平將告訴示波器在輸入電壓穿越該電平時(shí)觸發(fā)。定時(shí)分析儀的邊沿觸發(fā)與其基本相似，但觸發(fā)電平已預設置到邏輯閾值。大部分邏輯器件都與電平相關(guān)，這些器件的時(shí)鐘和控制信號通常都對邊沿敏感。邊沿觸發(fā)使您能與器件時(shí)鐘同步地捕獲數據。您能告訴分析儀在時(shí)鐘邊沿產(chǎn)生(上升或下降)時(shí)捕獲數據，并獲取移位寄存器的所有輸出。當然在這種情況下，必須延遲跟蹤點(diǎn)，以顧及通過(guò)移位寄存器的傳播延遲。

狀態(tài)分析儀基礎

如果您從未使用過(guò)狀態(tài)分析儀，您可能認為這是一種極為復雜的儀器，需要花很多時(shí)間才能掌握使用方法。事實(shí)上，許多硬件設計師發(fā)現狀態(tài)分析儀中有許多極有價(jià)值的工具。

一個(gè)邏輯電路的“狀態(tài)”是數據有效時(shí)對總線(xiàn)或信號線(xiàn)的采樣樣本。例如，取一個(gè)簡(jiǎn)單的“D”觸發(fā)器?！癉”輸入端的數據直到時(shí)鐘正沿到來(lái)時(shí)才有效。這樣，觸發(fā)器的狀態(tài)就是正時(shí)鐘沿產(chǎn)生時(shí)的狀態(tài)。

現在，假定我們有8個(gè)這樣的觸發(fā)器并聯(lián)。所有8個(gè)觸發(fā)器都連到同樣的時(shí)鐘信號上。當時(shí)鐘線(xiàn)上產(chǎn)生正跳變時(shí)，所有8個(gè)觸發(fā)器都要捕獲各自“D”輸入的數據。這樣，每當時(shí)鐘線(xiàn)上正跳變時(shí)就產(chǎn)生一個(gè)狀態(tài)，這8條線(xiàn)類(lèi)似于微處理器總線(xiàn)。如果我們把狀態(tài)分析儀接到這8條線(xiàn)上，并告訴它在時(shí)鐘線(xiàn)正跳變時(shí)收集數據，狀態(tài)分析儀將照此執行。除非時(shí)鐘跳到高電平，否則輸入的任何活動(dòng)將不被狀態(tài)分析儀捕獲。

定時(shí)分析儀由內部時(shí)鐘控制采樣，因此它是對被測系統作異步采樣。而狀態(tài)分析儀從系統得到采樣時(shí)鐘，因此它是對系統同步采樣。狀態(tài)分析儀通常用列表方式顯示數據，而定時(shí)分析儀用波形圖顯示數據。

理解時(shí)鐘

在定時(shí)分析儀中，采樣是沿著(zhù)單一內部時(shí)鐘的方向進(jìn)行，從而使事情非常簡(jiǎn)單。但微處理器系統中往往會(huì )有若干個(gè)“時(shí)鐘”。假定某個(gè)時(shí)刻我們要在RAM中的一個(gè)特定地址上觸發(fā)，并查看所保存的數據；再假定使用的微處理器是Zilog公司的 Z80。

為了用狀態(tài)分析儀從Z80捕獲地址，我們要在MREQ線(xiàn)為低時(shí)進(jìn)行捕獲。而為了捕獲數據，需要在WR線(xiàn)為低(寫(xiě)周期)或RD線(xiàn)為低(讀周期)時(shí)讓分析儀采樣。某些微處理器可在同一條線(xiàn)上對數據和地址進(jìn)行多路轉換。分析儀必須能讓時(shí)鐘信息來(lái)自相同的信號線(xiàn)，而非來(lái)自不同的時(shí)鐘線(xiàn)。

圖 4 RAM 定時(shí)波形圖

在讀寫(xiě)周期期間，Z80首先把一個(gè)地址放在地址總線(xiàn)上。接著(zhù)設定MREQ線(xiàn)在該地址對存儲器的讀或寫(xiě)有效。最后根據現在是讀還是寫(xiě)對RD或WR線(xiàn)斷言。WR線(xiàn)只有在總線(xiàn)數據有效后才被設定。這樣，定時(shí)分析儀就作為多路分配器在適當的時(shí)間捕獲地址，然后在同一信號線(xiàn)上捕獲產(chǎn)生的數據。

觸發(fā)狀態(tài)分析

像定時(shí)分析儀一樣，狀態(tài)分析儀也提供限定所要保存數據的功能。如果我們要尋找地址總線(xiàn)上由高低電平構成的特定碼型，可告訴分析儀在找到該模式時(shí)開(kāi)始保存，直到分析儀的存儲器完全裝滿(mǎn)。
這些信息可以用十六進(jìn)制或二進(jìn)制格式顯示。但在解碼至匯編碼時(shí)，十六進(jìn)制可能更為方便。在使用處理器時(shí)，應把這些特定的十六進(jìn)制字符與處理器指令相比較。大多數分析儀制造商設計了稱(chēng)為反匯編器的軟件包，這些軟件包把十六進(jìn)制代碼翻譯成易于閱讀的匯編碼。

圖 5 把十六進(jìn)制碼翻譯成匯編碼

序列級和選擇性保存

狀態(tài)分析儀具有幫助觸發(fā)和存儲的“序列級”數據。序列級使您能比單一觸發(fā)點(diǎn)更精確地限定要保存的數據。也就是說(shuō)可使用更精確的數據窗，而不必存儲不需要的信息。

選擇性的保存意味著(zhù)可只保存較大整體中的一部分。例如，假定我們有一個(gè)計算給定數平方的匯編例程。如果該例程不能正確計算平方，我們就告訴狀態(tài)分析儀捕獲這一例程。具體做法是先讓狀態(tài)分析儀尋找該例程的起點(diǎn)。當它找到起始地址時(shí)，我們再告訴它尋找終止地址，并保存兩者之間的所有信息。當發(fā)現例程結束時(shí)，我們告訴分析儀停止狀態(tài)保存。
　　
探測解決方案

為進(jìn)行調試，向數字系統施加的物理連接必須方便可靠，對被調試的目