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行很好的分析,以便可以地利用系統(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,對軟件進行實時地調(diào)試。
第五個層次:需要進行現(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就可以解決問題,針對以上的幾個使用層次,在選擇時可以選用相應(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CLOCK公司的DSO25216示波器+邏輯析儀。
3、LA-4000,5000系列邏輯分析儀給用戶提供了高品質(zhì),高性能價格比的產(chǎn)品,完全取代要花費大價錢所購買的臺式邏輯分析儀的性能,它有很高的采樣時鐘,超高的數(shù)據(jù)存儲深度,復(fù)雜的觸發(fā)條件,高可靠性及質(zhì)量。因為我們的邏輯分析儀是基于PC的,很多功能計算機已具備,象顯示器,CPU,鍵盤,和磁盤驅(qū)動器。所以用戶沒必要花費很多的錢購買昂貴的臺式邏輯分析儀。這類產(chǎn)品以迪陽公司銷售的邏輯分析儀為主。
4、采樣速率、觸發(fā)功能、分析功能都很強大的不可擴展的固定式整機。例LA4000,5000系列。
5、功能更強擴展性更好的模塊化插卡式整機;對不同的用戶,可以針對需要,選擇不同檔次的儀器。
邏輯分析儀主要包括數(shù)據(jù)捕獲和數(shù)據(jù)顯示兩大部分。邏輯分析儀一般采用先進行數(shù)據(jù)采集并存儲,然后進行數(shù)據(jù)分析顯示方式。
數(shù)據(jù)捕獲部分包括信號輸入、比較采樣、觸發(fā)控制、數(shù)據(jù)存儲和時鐘電路等。外部被測信號通過探頭送到信號輸入電路,在比較器中與設(shè)定的門限電壓進行比較,大于門限電壓值的信號為高電平,反之為低電平。采樣電路在采樣時鐘(外時鐘或內(nèi)時鐘)控制下對信號進行采樣,并將數(shù)據(jù)流送到觸發(fā)模塊中,產(chǎn)生觸發(fā)信號。數(shù)據(jù)存儲電路在觸發(fā)信號的作用下進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲控制。數(shù)據(jù)捕獲完成后,由分析顯示電路將存儲的數(shù)據(jù)處理之后以適當(dāng)方式顯示出來。
大多數(shù)邏輯分析儀實際是由定時分析儀和狀態(tài)分析儀組成的。
定時分析:也稱為異步時序分析。在邏輯分析儀內(nèi)部高速采樣時鐘的驅(qū)動下,對輸入信號進行異步數(shù)據(jù)采樣,采樣的數(shù)據(jù)用方波的形式進行顯示。邏輯分析儀在內(nèi)部高速時鐘的驅(qū)動下對信號輸入進行異步采樣,其測量結(jié)果用于分辨相關(guān)信號間的時序關(guān)系,例如建立時間、保持時間、協(xié)議應(yīng)答等。根據(jù)采樣定理,內(nèi)部采樣時鐘要高于被測信號最高頻率的3倍以上到正確的采樣數(shù)據(jù),內(nèi)部采樣時鐘頻率越高,定時分辨率就越高,精確度也越高,時序關(guān)系就越精準。廣州致遠電子有限公司出品的LAB6000系列邏輯分析儀最高采樣頻率為5GHz,定時分辨率可以高達200ps。定時分析模式一般用于硬件系統(tǒng)的測試。
狀態(tài)分析:也稱為同步時序分析。在外部同步時鐘的驅(qū)動下,邏輯分析儀對輸入信號進行同步數(shù)據(jù)采樣,顯示的時候,用二進制碼或配合軟件用映射圖或反匯編成助記符,由于采集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)與被測信號數(shù)據(jù)流狀態(tài)完全一致,因此可以用于直接觀測程序的源代碼。狀態(tài)分析模式一般用于對系統(tǒng)軟件進行測試。
根據(jù)硬件設(shè)備設(shè)計上的差異,目前市面上邏輯分析儀大致上可分為臺式邏輯分析儀和基于PC的虛擬邏輯分析儀。臺式邏輯分析儀是將所有的測試軟件、運算管理元件以及顯示部分整合在一臺儀器之中;虛擬邏輯分析儀則需要搭配PC機一起使用,通過PC機來顯示最后結(jié)果。相比動輒上十?dāng)?shù)萬元的臺式邏輯分析儀,虛擬邏輯分析儀具有價格便宜、性價比高、分析能力強、用戶界面友好、操作簡單、體積小巧等優(yōu)點。另外,廣州致遠電子有限公司出品的邏輯分析儀還把其他的數(shù)字測試設(shè)備的功能融合在一起,典型的有邏輯筆、頻率計、總線分析、協(xié)議分析等,使得邏輯分析儀在數(shù)字測試方面的功能更加強大。
從電壓等級顯示來看,邏輯分析儀只能觀察信號的高低電平(邏輯電平),而示波器能觀察到信號的具體電壓大小;
從輸入通道數(shù)來看,邏輯分析儀可輕易實現(xiàn)多通道(16或個呢更多)同時測量,方便對并行信號進行分析。而示波器較多也就實現(xiàn)4通道同時測量;
相對來說,邏輯分析儀的應(yīng)用更偏向于數(shù)字電路的時序邏輯分析,并不關(guān)注信號本身的波形結(jié)構(gòu);而示波器雖能測量整個信號的波形,從中分析出信號的異常和干擾,但無法長時間、多通道記錄信號的時序邏輯,在分析時序邏輯方面能力較弱。
雖然目前邏輯分析儀和示波器在測試原理上還是差別較大的,但隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展,這兩者的功能將會漸漸重合,直至兩者合二為一變成一種儀器。