原创 逻辑分析仪

2013-11-24 20:41 845 8 9 分类: FPGA/CPLD

逻辑分析仪

逻辑分析仪是利用时钟从测试设备上采集和显示数字信号仪器,最主要作用在于时序判定。由于逻辑分析仪不像示波器那样有许多电压等级,通常只显示两个电压(逻辑1和0),因此设定了参考电压后,逻辑分析仪将被测信号通过比较器进行判定,高于参考电压者为High,低于参考电压者为Low,在High与 Low之间形成数字波形

1仪器定义

例如:一个待测信号使用200Hz采样率的逻辑分析仪,当参考电压设定为1.5V时,在测量时逻辑分析仪就会平均每5ms采取一个点,超过1.5V者为High(逻辑1),低于1.5V者为Low(逻辑0),而后的逻辑1和0可连接成一个简单波形,工程师便可在此连续波形中找出异常错误(bug)之处。整体而言,逻辑分析仪测量被测信号时,并不会显示出电压值,只是High跟Low的差别;如果要测量电压就一定需要使用
逻辑分析仪

逻辑分析仪

示波器。除了电压值的显示不同外,逻辑分析仪与示波器的另一个差别在于通道数量。一般的示波器只有2个通道或4个通道,而逻辑分析仪可以拥有从16个通道、32个通道、64个通道和上百个通道数不等,因此逻辑分析仪具备同时进行多通道测试的优势。
根据硬件设备设计上的差异,市面上逻辑分析仪大致上可分为独立式(或单机型)逻辑分析仪和需结合电脑的PC-based卡式虚拟逻辑分析仪。独立式逻辑分析仪是将所有的测试软件、运算管理元件以及整合在一台仪器之中;卡式虚拟逻辑分析仪则需要搭配电脑一起使用,显示屏也与主机分开。就整体规格而言,独立式逻辑分析仪已发展到相当高标准的产品,例如采样率可达8GHz、通道数可扩充到300个通道以上,存储深度相对也高,独立式逻辑分析仪以往价格昂贵,从几万到数十万人民币不等,一般用户很少用得起。2007年台湾OItek科技有限公司推出的OLA2032BTM独立台式EasyDebugTM逻辑分析仪,不超过2万元人民币经济性价格让每个工程师都用得起。尤其在数字电路教学中,改变了以往老式为了降低成本使用虚拟逻辑分析仪进而产生的不直观、麻烦等问题,在同一个价格上,我们可以把台式独立逻辑分析仪很轻松地拎起来。基于计算机接口的卡式虚拟逻辑分析仪,以较小的成本提供了相应的性能,但是卡式虚拟逻辑分析仪也有很大缺点,它需要配备电脑才能使用,尤其数字测试中,工程师往往会陷入一堆PCB板中,采用旋转按钮的仪器要比在屏幕上移动鼠标更加方便。技术的发展也逐渐把示波器和逻辑分析仪的功能融合在一起,成为混合式的仪器(MSO),也称混合信号测试仪器

2协议分析

逻辑分析仪与示波器相同,是通过采集指定的信号,并通过图形化的方式展示给开发人员,开发人员根据这些图形化信号按照协议分析出是否出错。尽管图形化的显示已经给开发人员带来不少的方便,但是人工将一串串信号分析出来不仅麻烦而且极易出错。
在这个科技高速发展的社会,一切都在追求高效率。自动化、智能化已经成为协议
逻辑分析仪

逻辑分析仪

分析的发展方向。在这个思想的指引下各种测试仪器的协议分析功能出现并发展起来。大多数开发人员通过逻辑分析仪等测试工具的协议分析功能可以很轻松的发现错误、调试硬件、加快开发进度,为高速度、高质量完成工程提供保障。
关于这个问题广州致远电子有限公司的开发人员提出了一个全新的回答:协议分析是在某个应用领域充分利用逻辑分析仪资源的统一体。逻辑分析仪无论采样频率,存储空间,触发深度等资源都是有限的,我们只有充分组合协议相关的组件才能发挥其最大的效用。
协议解码是协议分析的基础,只有解码正确的协议分析才能够被别人接受,只有正确的解码才能提供更多的错误信息。
协议触发能够充分利用有限的触发深度和存储空间,同时提供更多更可靠的触发,为快速发现和定位错误提供了一种高效的工具。
错误识别是逻辑分析仪的主要作用,它建立在协议解码和协议触发之上的,只有协议触发功能强大才能采集到错误,只有协议解码正确才能发现错误。
信息提示能够充分利用颜色与视图等资源,有效表达协议解码的结果,使得用户能够快速找到需要的信息。当然信息提示也能够合理调节处理资源,节省用户时间。

3主要特点

逻辑分析仪的作用是利用便于观察的形式显示出数字系统的运行情况,对数字系统进行分析和故障判断。其主要特点如下:
有足够多的输入通道
具有多种灵活的触发方式,确保对被观察的数据流准确定位(对软件而言可以跟踪系统运行中的任意程序段,对硬件而言可以检测并显示系统中存在的毛刺干扰)。
具有记忆功能,可以观测单次及非周期性数据信息,并可诊断随机性故障。
具有延迟能力,用以分析故障产生的原因。
具有限定功能,实现对欲获取的数据进行挑选,并删除无关数据。
具有多种显示方式,可用字符、助记符、汇编语言显示程序,用二进制、八进制、十进制、十六进制等显示数据,用定时图显示信息之间的时序关系。
具有驱动时域仪器的能力,以便复显待测信号的真实波形及有利于故障定位
具有可靠的毛刺检测能力。

4仪器分类

逻辑分析仪分为两大类:逻辑状态分析仪(Logic State Analyzer,简称LSA)和逻辑定时分析仪(Logic Timing Analyzer)。这两类分析仪的基本结构是相似的,主要区别表现在显示方式和定时方式上。
逻辑状态分析仪用字符0、1或助记符显示被检测的逻辑状态,显示直观,可以从大量数码中迅速发现错码,便于进行功能分析。逻辑状态分析仪用来对系统进行实时状态分析,检查在系统时钟作用下总线上的信息状态。它的内部没有时钟发生器,用被测系统时钟来控制记录,与被测系统同步工作,主要用来分析数字系统的软件,是跟踪、调试程序、分析软件故障的有力工具。
逻辑定时分析仪用来考察两个系统时钟之间的数字信号的传输情况和时间关系,它的内部装有时钟发生器。在内时钟控制下记录数据,与被测系统异步工作,主要用于数字设备硬件的分析、调试和维修。

5工作原理

逻辑分析仪的工作过程就是数据采集、存储、触发、显示的过程,
逻辑分析仪

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由于它采用数字存储技术,可将数据采集工作和显示工作分开进行,也可同时进行,必要时,对存储的数据可以反复进行显示,以利于对问题的分析和研究。
将被测系统接入逻辑分析仪,使用逻辑分析仪的探头(逻辑分析仪的探头是将若干个探极集中起来,其触针细小,以便于探测高密度集成电路)监测被测系统的数据流,形成并行数据送至比较器,输入信号在比较器中与外部设定的门限电平进行比较,大于门限电平值的信号在相应的线上输出高电平,反之输出低电平时对输入波形进行整形。经比较整形后的信号送至采样器,在时钟脉冲控制下进行采样。被采样的信号按顺序存储在存储器中。采样信息以“先进先出”的原则组织在存储器中,得到显示命令后,按照先后顺序逐一读出信息,按设定的显示方式进行被测量的显示。
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文章评论1条评论)

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zhujun74_602010376 2015-1-26 20:02

真水平,好文章!

xuzehua6666_428601211 2015-1-4 16:05

说的好必须赞一下

用户1732274 2015-1-4 13:41

太实用了,必须赞

用户1165979 2015-1-4 12:23

说的太好了 简单易懂 赞~

用户1816431 2014-12-26 18:35

好好好

leeanfux_341778762 2014-8-7 08:35

不错不错!虽然搞电路设计也差不多20年了,偶尔也会用到三极管,但从来没有这么认真透彻的去分析过。搞设计、技术就是要这样,一定要吃透,知晓各种方案的优缺点,才能灵活运用。赞一个!

用户1730881 2014-5-4 12:14

谢谢分享

用户438639 2014-4-19 15:40

讲的很棒,学习了,这个细节的把握很到位,谢谢分享!

用户1543914 2014-2-14 14:13

赞一个 ! 温习了一下 呵呵

用户1025761 2014-2-12 18:39

電路使用E與F較安全還有一個原因是多數的CPU開機時多處於浮動狀態有可能會多叫一声
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