什么是邏輯分析儀
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邏輯分析儀的產(chǎn)生和發(fā)展
20 世紀 70 年代初研制出微處理器，出現 4 位和 8 位總線(xiàn)，傳統示波器的雙通道輸入無(wú)法滿(mǎn)足 8bit 的觀(guān)察。微處理器和存儲器的測試需要不同于時(shí)域和頻域儀器，所以數域測試儀器應運而生。當時(shí)的 HP 公司推出狀態(tài)分析儀和 Biomation 公司推出定時(shí)分析儀（兩者最初很不相同）之后不久，用戶(hù)開(kāi)始接受這種數域測試儀器作為最終解決數字電路測試的手段，不久狀態(tài)分析儀與定時(shí)分析儀合并成邏輯分析儀。
20 世紀 80 年代后期，邏輯分析儀變得更加復雜，使用起來(lái)也更加困難。例如，引入多電平樹(shù)形觸發(fā)，以應付條件語(yǔ)句如 IF 、 THEN 、 ELSE 等復雜事件。這類(lèi)組合觸發(fā)必然更加靈活，同時(shí)對大多數用戶(hù)來(lái)說(shuō)就不是那樣容易掌握了。
邏輯分析儀的基本發(fā)展趨勢是計算機與儀器的不斷融合。在 PC 機平臺上使用 Windows ，只要給定正確的軟件和相關(guān)工具，即可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠程控制，從目標文件格式中提取源碼和符號，而且處理器可運行各種控制操作。
邏輯分析儀的分類(lèi)
目前市場(chǎng)上邏輯分析儀有兩類(lèi)，一類(lèi)是獨立式邏輯分析儀，主要供應商有安捷倫和泰克；另一類(lèi)是價(jià)格相對低廉的基于PC的虛擬邏輯分析儀（VI），主要供應商為美國國家儀器公司（ National Instruments ，NI），主要產(chǎn)品為圖形化測試測量編程軟件 LabVIEW 。傳統上，在PC上運行的 LabVIEW 軟件被稱(chēng)為虛擬儀器，但隨著(zhù) LabVIEW RT 的推出，這些 VI 可以在多種設備上運行，如便攜式儀器、工業(yè) PC 或基于 Web 的儀器等。
在中國也有一些生產(chǎn)邏輯分析儀的廠(chǎng)家，但大部分是虛擬儀器，由于進(jìn)口的獨立式邏輯分析儀的價(jià)格昂貴，國內很需要一款獨立便攜、使用簡(jiǎn)單的邏輯分析儀，向臺灣生產(chǎn)的，北京海洋推出的一款邏輯分析儀就比較適合國內市場(chǎng)。
邏輯分析儀的主要技術(shù)指標
1、邏輯分析儀的通道數
在需要邏輯分析儀的地方，要對一個(gè)系統進(jìn)行全面地分析，就應當把所有應當觀(guān)測的信號全部引入邏輯分析儀當中，這樣邏輯分析儀的通道數至少應當是：被測系統的字長(cháng)（數據總線(xiàn)數）＋被測系統的控制總線(xiàn)數＋時(shí)鐘線(xiàn)數。這樣對于一個(gè) 8 位機系統，就至少需要 34 個(gè)通道?，F在幾個(gè)廠(chǎng)家的主流產(chǎn)品的通道數也高達 340 通道，例 Tektronix 等，市面上主流的產(chǎn)品是 34 通道的邏輯分析儀，用它來(lái)分析最常見(jiàn)的 8 位系統，像北京海洋最新推出的 OLA 系列邏輯分析儀就是 34 通道的。
2、定時(shí)采樣速率
在定時(shí)采樣分析時(shí)，要有足夠的定時(shí)分辨率，就應當有足夠高的定時(shí)分析采樣速率，但是并不是只有高速系統才需要高的采樣速率，現在的主流產(chǎn)品的采樣速率高達 2GS/s ，在這個(gè)速率下，我們可以看到 0.5ps 時(shí)間上的細節。
3、狀態(tài)分析速率
在狀態(tài)分析時(shí)，邏輯分析儀采樣基準時(shí)鐘就用被測試對象的工作時(shí)鐘（邏輯分析儀的外部時(shí)鐘）這個(gè)時(shí)鐘的最高速率就是邏輯分析儀的高狀態(tài)分析速率。也就是說(shuō)，該邏輯分析儀可以分析的系統最快的工作頻率?，F在的主流產(chǎn)品的定時(shí)分析速率在 300MHz ，最高可高達 500MHz 甚至更高。
4、邏輯分析儀的每通道的記錄長(cháng)度
邏輯分析儀的內存是用于存儲它所采樣的數據，以用于對比、分析、轉換（譬如將其所捕捉到的信號轉換成非二進(jìn)制信號）。
5、邏輯分析儀的測試夾具
邏輯分析儀通過(guò)探頭與被測器件連接，測試夾具起著(zhù)很重要的作用，測試夾具有很多種，如飛行頭和蒼蠅頭等，詳見(jiàn)電子發(fā)燒友網(wǎng)站(www.elecfans.com)。
示波器與邏輯分析儀的比較
1、示波器的特點(diǎn)是：
a)能夠查看信號的微小電壓變化；
b)具有很高的時(shí)間間隔測量準確度。
示波器通常在需要高垂直分辨率和高電壓分辨率時(shí)使用。也就是說(shuō)，如果您需要觀(guān)察微小的電壓變化，您就應該使用示波器。許多示波器都能夠提供很高的時(shí)間間隔分辨，因此能以很高的精確度測量?jì)蓚€(gè)事件的時(shí)間間隔?？傊谛枰獏⒘啃畔r(shí)，您應使用示波器。
2、邏輯分析儀的特點(diǎn)是：
a)能夠同時(shí)觀(guān)察多個(gè)信號；
b)能夠查看硬件系統的系統信號；
c)能夠按高低電平模式觸發(fā)多條信號線(xiàn)，并查看結果。
邏輯分析儀與示波器的工作方式相似：用水平軸代表數據的時(shí)間，垂直軸代表數據的電壓幅度。雖然，邏輯分析儀沒(méi)有示波器那么高的電壓分辨率和事件間隔精確度，但是邏輯分析儀能夠同時(shí)捕獲并顯示多個(gè)信號，示波器卻做不到。當系統中的信號穿越閾值時(shí)，邏輯分析儀和您的邏輯電路具有相同的反應。所以在查看總線(xiàn)（微處理器的地址、數據或控制總線(xiàn)）的時(shí)間關(guān)系時(shí)，邏輯分析儀特別有用，它可以對微處理器總線(xiàn)信息解碼更有意義，更直觀(guān)的方式表示信息。當您的電路通過(guò)了參量設計階段后，對許多信號的定時(shí)關(guān)系感興趣，并且要在高低電平模式上觸發(fā)時(shí)，那么邏輯分析儀就是極好的選擇。但是以往的獨立式邏輯分析儀不僅價(jià)格昂貴，而且操作麻煩。另外虛擬的邏輯分析儀功能有限，所以市場(chǎng)需要一款適合普通用戶(hù)的邏輯分析儀，北京海洋儀器推出的 OLA 系列邏輯分析儀是很好的選擇。
邏輯分析儀的功能
如前所述，絕大多數邏輯分析儀是兩種儀器的合成，第一部分是定時(shí)分析儀，第二部分是狀態(tài)分析儀。
1. 定時(shí)分析
定時(shí)分析是邏輯分析儀中類(lèi)似示波器的部分，它與示波器顯示信息的方式相同，水平軸代表時(shí)間，垂直軸代表電壓幅度。定時(shí)分析首先對輸入波形的采樣，然后使用用戶(hù)定義的電壓閾值，確定信號的高低電平。定時(shí)分析只能確定波形是高還是低，不存在中間電平。所以定時(shí)分析就像一臺只有 1 位垂直分辨率的數字示波器。但是，定時(shí)分析并不能用于測試參量，如果你用定時(shí)分析測量信號的上升時(shí)間，那你就用錯了儀器。如果你要檢驗幾條線(xiàn)上的信號的定時(shí)關(guān)系，定時(shí)分析就是合理的選擇。如果定時(shí)分析前一次采樣的信號是一種狀態(tài)，這一次采樣的信號是另一種狀態(tài)，那么它就知道在兩次采樣之間的某個(gè)時(shí)刻輸入信號發(fā)生了跳變，但是，定時(shí)分析卻不知道精確的時(shí)刻。最壞的情況下，不確定度是一個(gè)采樣周期。
2. 跳變定時(shí)
如果我們要對一個(gè)長(cháng)時(shí)間沒(méi)有變化的采樣并保存數據，跳變定時(shí)能有效地利用存儲器。使用跳變定時(shí)，定時(shí)分析只保存信號跳變后采集的樣本，以及與上次跳變的時(shí)間。
3. 毛刺捕獲
數字系統中毛刺是令人頭疼的問(wèn)題，某些定時(shí)分析儀具有毛刺捕獲和觸發(fā)能力，可以很容易的跟蹤難以預料的毛刺。定時(shí)分析可以對輸入數據進(jìn)行有效地采樣，跟蹤采樣間產(chǎn)生的任何跳變，從而容易識別毛刺。在定時(shí)分析中，毛刺的定義是：采樣間穿越邏輯閾值多次的任何跳變。顯示毛刺是一種很有用的功能，有助于對毛刺觸發(fā)和顯示毛刺產(chǎn)生前的數據，從而幫助我們確定毛刺產(chǎn)生的原因。
4. 狀態(tài)分析
邏輯電路的狀態(tài)是：數據有效時(shí)，對總線(xiàn)或信號線(xiàn)采樣的樣本。定時(shí)分析與狀態(tài)分析的主要區別是：定時(shí)分析由內部時(shí)鐘控制采樣，采樣與被測系統是異步的；狀態(tài)分析由被測系統時(shí)鐘控制采樣，采樣與被測系統是同步的。用定時(shí)分析查看事件 “ 什么時(shí)候 ” 發(fā)生，用狀態(tài)分析檢查發(fā)生了“ 什么 ”事件。定時(shí)分析通常用波形顯示數據，狀態(tài)分析通常用列表顯示數據。
總結
邏輯分析儀主要用來(lái)測試以微處理器為核心的數字系統，在硬件電路、嵌入式系統和監控軟件的研制和調試過(guò)程中，都是一個(gè)必備的優(yōu)秀工具。邏輯分析儀具有豐富的觸發(fā)條件，不管被測系統多么復雜，邏輯分析儀都能準確地找到那些隱蔽的、偶然的特殊時(shí)刻，然后把觸發(fā)條件發(fā)生前后，各信號的時(shí)序圖和數據流顯示出來(lái)。問(wèn)題也就看清楚了，不需要再絞盡腦汁的推理和猜測了。
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