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邏輯分析儀的選擇
2013-03-30
邏輯分析儀的選擇
如果數(shù)字電路出現(xiàn)故障，我們一般優(yōu)先就考慮使用邏輯分析儀來檢查數(shù)字電路的完整性，不難發(fā)現(xiàn)存在的故障；但是在其他情況下你是否考慮到使用邏輯分析儀呢？譬如說：第一點如何觀察測試系統(tǒng)在執(zhí)行我們事先編制好的程序時，是不是真正地在按照我們設(shè)計好的程序來執(zhí)行呢？如果我們向系統(tǒng)寫入的是（MOV A,B）而系統(tǒng)則是執(zhí)行的（ADD A,B），那會造成什么樣的后果？第二點：怎么樣真正地監(jiān)測軟件系統(tǒng)的實際工作狀態(tài)，而不是用DEBUG等方式進(jìn)行設(shè)置斷點后，查看預(yù)先設(shè)定的某些變量或內(nèi)存中的數(shù)據(jù)是我們預(yù)先想得到的值。在這里我們有第三、第四等等很多問題有待解決。
通常我們將數(shù)字系統(tǒng)分成硬件部分和軟件部分，在研發(fā)設(shè)計這些系統(tǒng)時，我們有很多事情要做，譬如硬件電路的初步設(shè)計、軟件的方案制定和初步編制、硬件電路的調(diào)試、 軟件的調(diào)試、以及最終的系統(tǒng)的定型等等工作，在這些工作中幾乎每一步工作都要邏輯分析儀的幫助，但是鑒于每個單位的經(jīng)濟(jì)實力和人員狀況不同，并且在很多系統(tǒng)的使用中都不是要把以上的每個部分都進(jìn)行一 遍，這樣我們就把邏輯分析儀的使用分成以下幾個層次：
第一個層次：只要查看硬件系統(tǒng)的一些常見的故障，例如時鐘信號和其他信號的波形、信號中是否存在嚴(yán)重影響系統(tǒng)的毛刺信號等故障；
第二個層次：要對硬件系統(tǒng)的各個信號的時序進(jìn)行很好的分析，以便最好地利用系統(tǒng)資源，消除由定時分析能夠分析出的一些故障；
第三個層次：要對硬件對軟件的執(zhí)行情況的分析，以確保寫入的程序被硬件系統(tǒng)完整地執(zhí)行；
第四個層次：需要實時地監(jiān)測軟件的執(zhí)行情況，對軟件進(jìn)行實時地調(diào)試。
第五個層次：需要進(jìn)行現(xiàn)有客戶系統(tǒng)的軟件和硬件系統(tǒng)性的解剖分析，達(dá)到我們對現(xiàn)有客戶系統(tǒng)的軟件和硬件系統(tǒng)全面透徹地了解和掌握的功能。
對以上的幾個層次的要求，我們可以看出，他們并不都需要很高檔的邏輯分析儀，對于第一層次的使用者，他們甚至用一臺功能比較好的示波器就可以解決問題，針對以上的幾個使用層次，在選擇儀器時可以選用相應(yīng)的儀器。實際上邏輯分析儀也有幾個層次，他們有：
1、 普通2～4通道的數(shù)字存儲器，例如TDS3000系列（加上TDS3TRG高級觸發(fā)模塊），利用它的一些高級觸發(fā)功能（例如脈沖寬度觸發(fā)、欠幅脈沖觸發(fā)、各個通道之間的一定的與、或、與或、異或關(guān)系的觸發(fā)）就可以找到我們希望看到的信號，發(fā)現(xiàn)并排除一些故障，況且示波器的功能還可以作為其他使用，在這里我們只不過用了一臺示波器的附加功能，可以說這種方式是最節(jié)省的方式。
2、當(dāng)示波器的通道數(shù)不夠時，也可以選用一些帶有簡單的定時分析功能的多通道定時分析儀器，如早期的邏輯分析儀和現(xiàn)在市面上還有的混合信號示波器，如Agilent的546××D示波器。
3、一些功能比較簡單，速度不是特別快的的計算機(jī)插卡 式，基于Windows、絕大部分功能都由軟件來完成的虛擬儀器，這類產(chǎn)品在國內(nèi)的很多廠家都有生產(chǎn)。
4、采樣速率、觸發(fā)功能、分析功能都很強大的不可擴(kuò)展的固定式整機(jī)。例TLA600系列。
5、功能更強擴(kuò)展性更好的模塊化插卡式整機(jī)；對不同的用戶，可以針對需要，選擇不同檔次的儀器。
邏輯分析儀的一些技術(shù)指標(biāo)：
1、邏輯分析儀的通道數(shù) ：在需要邏輯分析儀的地方，要對一個系統(tǒng)進(jìn)行全面地分析，就應(yīng)當(dāng)把所有應(yīng)當(dāng)觀測的信號全部引入邏輯分析儀當(dāng)中，這樣邏輯分析儀的通道數(shù)至少應(yīng)當(dāng)是：被測系統(tǒng)的字長（數(shù)字總線數(shù)）＋被測系統(tǒng)的控制總線數(shù)＋時鐘線數(shù)。這樣對于一個16位機(jī)系統(tǒng)，就至少需要68個通道?，F(xiàn)在幾個廠家的主流產(chǎn)品的通道數(shù)多達(dá)340通道以上。例Tektronix等。
2、定時采樣速率 ：在定時采樣分析時，要有足夠的 定時分辨率，就應(yīng)當(dāng)足夠高的定時分析采樣速率，我們應(yīng)當(dāng)知道，并不是只有高速系統(tǒng)才需要高的采樣速率（見下表）現(xiàn)在的主流產(chǎn)品的采樣速率高達(dá)2Gs/S，在這個速率下，我們可以看到0.5ps時間上的細(xì)節(jié)。
以下是一些很常見的芯片的工作頻率和建立/保持時間的列表，我們可以看出，即使它們的工作頻率很低，但在時間分析（Timing)中要求的分辨率也很高。
表一：典型的數(shù)字設(shè)備
3、狀態(tài)分析速率：在狀態(tài)分析時，邏輯分析儀采樣基準(zhǔn)時鐘就用被測試對象的工作時鐘（邏輯分析儀的外部時鐘）這個時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，該邏輯分析儀可以分析的系統(tǒng)最快的工作頻率。現(xiàn)在的主流產(chǎn)品的定時分析速率在100MHz，最高可高達(dá)300MHz甚至更高。
4、邏輯分析儀的每通道的內(nèi)存長度：邏輯分析儀的內(nèi)存是用于存儲它所采樣的數(shù)據(jù)，以用于對比、分析、轉(zhuǎn)換(譬如將其所捕捉到的信號轉(zhuǎn)換成非二進(jìn)制信號【匯編語言、C語言 、C++ 等】，等在選擇內(nèi)存長度時的基準(zhǔn)是“大于我們即將觀測的系統(tǒng)可以進(jìn)行最大分割后的最大塊的長度。
5、邏輯分析儀的探頭：邏輯分析儀通過探頭與被測器件連接，探頭起著信號接口的作用，在保持信號完整性中占有重要位置。邏輯分析儀與數(shù)字示波器不同，雖然相對上下限值的幅度變化并不重要，但幅度失真一定會轉(zhuǎn)換成定時誤差。邏輯分析儀具有幾十至幾百通道的 探頭其頻率響應(yīng)從幾十至幾百MHz,保證各路探頭的相對延時最小和保持幅度的失真較低。這是表征邏輯分析儀探頭性能的關(guān)鍵參數(shù)。Agilent公司的無源探頭和Tektronix公司的有源探頭最具代表性，屬于邏輯分析儀的高檔探頭。
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