利用普通數字存儲示波器排除嵌入式系統數字類(lèi)故障

一種最通用的觸發(fā)特性

脈寬觸發(fā)最近已從高檔實(shí)驗室儀器移植到普通DSO中，這種設置可在輸入信號脈寬處于下列情況時(shí)使示波器觸發(fā)：
小于指定時(shí)間大于指定時(shí)間
等于指定時(shí)間（在標稱(chēng)誤差范圍內）
不等于指定時(shí)間（在標稱(chēng)誤差范圍內）
“小于”脈寬觸發(fā)是在總線(xiàn)或器件輸出端發(fā)現可疑瞬時(shí)脈沖的最快方法之一。當串擾或時(shí)序引起的短暫瞬時(shí)脈沖選通器件的輸出使能或片選輸入端時(shí)，將帶來(lái)間歇性問(wèn)題，使器件在錯誤的時(shí)刻把數據送到總線(xiàn)上，從而導致不可預見(jiàn)的結果?！靶∮凇庇|發(fā)檢測的脈沖比用戶(hù)指定的寬度要短，使示波器能捕捉到探針輸入端出現的所有信號。這種方法得到的不僅是瞬時(shí)現象本身，而且還有輸出使能及數據總線(xiàn)所產(chǎn)生的結果。

“大于”觸發(fā)有助于發(fā)現一些“被卡住”（stuck）的數據或經(jīng)過(guò)處理后沒(méi)有回到缺省狀態(tài)的其它信號，當脈沖下降沿未發(fā)生在指定時(shí)間時(shí)使示波器觸發(fā)。例如一個(gè)數據總線(xiàn)輸出信號轉換到“1”以響應輸出使能動(dòng)作，之后并沒(méi)有再轉變?yōu)樾聽(tīng)顟B(tài)，這可能是由于輸出使能信號本身不準確、被驅動(dòng)器件三態(tài)轉換時(shí)間太長(cháng)或者數據總線(xiàn)下一數值沒(méi)有出現等多種原因造成，“大于”觸發(fā)就能發(fā)現這種錯誤，重現所有示波器連接通道上會(huì )產(chǎn)生影響的信號，再通過(guò)一些檢查，就可以發(fā)現到底是什么原因造成的問(wèn)題。這里的時(shí)間范圍和其它脈寬觸發(fā)設置一樣，從幾十納秒到幾秒，可提供充足的時(shí)間以確保測量的真正是被“卡住”的信號而不延遲信號。

“等于”觸發(fā)在觸發(fā)信號（如輸出使能）受到瞬態(tài)信號或噪聲干擾而引起示波器偽觸發(fā)時(shí)，提供一種替代電壓門(mén)限觸發(fā)的方法。用基本嵌入式微處理器可以說(shuō)明這種情況。大多數這類(lèi)器件包括一個(gè)外部總線(xiàn)，使處理器能對內置存儲器或外圍接口進(jìn)行擴展，通常該總線(xiàn)允許由外圍電路控制與處理器之間數據傳送的時(shí)序。處理器先給出一個(gè)地址，然后發(fā)送地址選通，被選到的外圍電路最后發(fā)出“收到”信號確認收到了處理器的指令。該過(guò)程需要的時(shí)鐘延遲是已知的（一般可由用戶(hù)指定），具體電路各有不同。

知道這個(gè)延遲時(shí)間是區別各外圍電路及檢查測試點(diǎn)響應活動(dòng)的關(guān)鍵。方法很簡(jiǎn)單，把地址選通作為觸發(fā)并將脈寬觸發(fā)時(shí)間設置為與具體外設時(shí)鐘延遲數相等，地址選通上升沿啟動(dòng)倒計時(shí)開(kāi)始，觸發(fā)電路等待一個(gè)預設時(shí)間，然后示波器將觸發(fā)并探測測試點(diǎn)上的信號情況。根據定義，這就是外設在總線(xiàn)上活動(dòng)的時(shí)間，因此“等于”脈寬觸發(fā)使示波器在一定程度上可承擔邏輯分析儀的工作。

用內置計數器進(jìn)行頻率測量

自動(dòng)頻率測量幾乎從一開(kāi)始就是DSO的功能之一，一般來(lái)講檢查被采集波形的第一個(gè)周期就可以得到。這是測量一次性事件很有用的工具，但它不能得出連續的高精度波形平均頻率值。

頻率測量的另一個(gè)方法就是常見(jiàn)的頻率計數器所使用的，這類(lèi)頻率計一般都找得到且通常比較便宜。利用觸發(fā)信號作為平均頻率讀數的源信號也能在DSO中實(shí)現該方法，這是當前低檔DSO的一個(gè)新特性。頻率計數器采用多種不同方式來(lái)測量，最常用且最簡(jiǎn)單的方法是固定式頻率計數器，它在一固定時(shí)間內計算輸入周期的數量（顯示計數）；或者是固定式周期計數器，計算一個(gè)周期所用的時(shí)間數（顯示計數的倒數）。兩種方法在計數量大時(shí)精度很好，在計數量低時(shí)精度較差。一個(gè)類(lèi)似的方法是把測量間隔分成兩半，前一半計算時(shí)間和激勵數，一旦達到一半的點(diǎn)數，則當輸入發(fā)生轉換（與測量開(kāi)始時(shí)轉換的極性相同）即終止測量。這種方法在極端情況下無(wú)法達到最高精度，但一般精度都在最高精度的1/2，為有效觸發(fā)事件提供穩定易讀的頻率顯示（精確到6位數）。由于任何一個(gè)事件（在合理幅度范圍內）實(shí)質(zhì)上都可作為觸發(fā)事件，所以這里的“讀數”實(shí)際上就是一個(gè)通用頻率計數器。

對嵌入式系統進(jìn)行故障檢測時(shí)，經(jīng)常還必須要檢查各種局部時(shí)鐘信號的頻率，包括主晶振。此時(shí)示波器觸發(fā)計數器即可提供一個(gè)快速內部解決方案，其測量比在波形基礎上的自動(dòng)頻率測量更加準確，而且無(wú)需為頻率計數單獨設一個(gè)儀器。

計數器還有助于尋找串擾和噪聲源。例如計數器發(fā)現總線(xiàn)上一個(gè)噪聲信號頻率是100kHz，那么可能是開(kāi)關(guān)電源部分的串擾或接地有問(wèn)題；同樣，如果噪聲信號頻率是主時(shí)鐘的1/2，問(wèn)題就可能出在旁邊總線(xiàn)發(fā)出的串擾。因為實(shí)際上信號源可以是任何觸發(fā)信號，所以計數器可測量任何條件觸發(fā)事件的頻率，并不僅僅是每個(gè)周期出現一次的電壓觸發(fā)，如將計數器與脈寬觸發(fā)結合，還可以確定發(fā)生在連續脈沖內特定脈寬的頻率。

彩色波形顯示器

彩色液晶顯示器以前僅在高檔實(shí)驗儀器中才會(huì )有，但現在也可見(jiàn)于一些普通的DSO.彩色給顯示器多增加了一層信息，使這種儀器在作檢測時(shí)比以前更加容易。
波形只不過(guò)是屏幕上的一條線(xiàn)，以顏色表示能帶來(lái)什么樣的好處呢？主要是在觀(guān)察多條波形線(xiàn)時(shí)彩色能看得更清楚，每條線(xiàn)都采用不同的顏色。這種彩色編碼方法還沿用到示波器前面板上，例如黃色旋鈕控制黃色波，通過(guò)黃色探針連接進(jìn)來(lái)，它還可以一路延長(cháng)到探頭，甚至到被測電路上，用不同的顏色標出測試點(diǎn)。另外，在疊加兩個(gè)波形比較區別時(shí)彩色也很有用，一些顏色在調光照明條件下還會(huì )更加清晰。
彩色示波器可以提高生產(chǎn)率，簡(jiǎn)單地講就是應用簡(jiǎn)單，能減少很多細小的人為錯誤，而這種小錯誤常常要花幾個(gè)小時(shí)才能解決。