邏輯分析儀的使用

邏輯分析儀的使用

本文主要介紹邏輯分析儀的使用步驟與方法，從探頭與被測系統(tǒng)連接、設置時鐘模式和觸發(fā)功能、捕獲、分析、顯示波形數據等幾個方面介紹，重點介紹設置邏輯分析儀的時鐘模式和觸發(fā)條件，為初步使用邏輯分析儀的讀者打下基礎。

關鍵詞：邏輯探頭、異步定時捕獲、同步狀態(tài)捕獲、觸發(fā)方式

何時需要使用邏輯分析儀
邏輯分析儀是數字設計驗證與調試過程中公認最出色的工具，它能夠檢驗數字電路是否正常工作，并幫助用戶查找并排除故障。它每次可捕獲并顯示多個信號，分析這些信號的時間關系和邏輯關系；對于調試難以捕獲的、間斷性故障，某些邏輯分析儀可以檢測低頻瞬態(tài)干擾，以及是否違反建立、保持時間。在軟硬件系統(tǒng)集成中，邏輯分析儀可以跟蹤嵌入軟件的執(zhí)行情況，并分析程序執(zhí)行的效率，便于系統(tǒng)最后的優(yōu)化。另外，某些邏輯分析儀可將源代碼與設計中的特定硬件活動相互關聯。邏輯分析儀可將源代碼與設計中的特定硬件活動相互關聯。
當您需要完成下列工作時，請使用邏輯分析儀：
·調試并檢驗數字系統(tǒng)的運行；
·同時跟蹤并使多個數字信號相關聯；
·檢驗并分析總線中違反時限的操作以及瞬變狀態(tài)；
·跟蹤嵌入軟件的執(zhí)行情況。

邏輯分析儀的使用步驟
使用邏輯分析儀與數字信號相連、捕獲數字信號并進行分析，一般有以下4個步驟：
①用邏輯探頭與被測系統(tǒng)（DUT）相連；
②設置時鐘模式和觸發(fā)條件；
③捕獲被測信號；
④分析與顯示捕獲的數據。
以下，我們逐步介紹邏輯分析儀使用的每個步驟：

邏輯探頭
在使用邏輯分析儀測試中，首先選擇合適的邏輯探頭與被測系統(tǒng)（DUT）相連，探頭利用內部比較器將輸入電壓與門限電壓相比較，確定信號的邏輯狀態(tài)（1或0）。門限值由用戶設定，范圍由邏輯分析儀本身決定，常用的邏輯電平為TTL電平、CMOS電平、ECL電平等等。
邏輯分析儀的探頭有各種各樣的形狀、大小，用戶可以根據自己的需要，選擇合適的探頭夾具。常用的探頭有用于點到點故障查找的“夾子狀”，有用在電路板上專用的連接器高密度、多通道型探頭。邏輯探頭應能夠捕獲高質量的信號，并且對被測系統(tǒng)的影響最小。另外，邏輯分析儀的探頭應能提供高質量信號并傳遞給邏輯分析儀，并且對被測系統(tǒng)造成的負載最小，而且要適合與電路板及設備以多種方式連接。

設置時鐘模式和觸發(fā)條件
在邏輯分析儀與被測系統(tǒng)連接好之后，需要設置時鐘模式與觸發(fā)條件。邏輯分析儀的數據捕獲方式不同于示波器，它有兩種捕獲方式，分別是異步捕獲，獲取信號的時間信息和同步捕獲，用于獲取被測系統(tǒng)的狀態(tài)信息。其中異步分析更類似于示波器的數據捕獲方式，其中采樣率、波形捕獲率等概念都與示波器的相關概念類似。
1、異步捕獲模式
在這個模式中，邏輯分析儀用內部時鐘進行數據采樣，采樣速度越快，測試分辨率越高。采樣速率對于異步定時分析非常重要，例如，當采樣間隔為2ns時，即每隔2ns捕獲新的數據存入存儲器中，在采樣時鐘到來之后改變的數據不會被捕獲，直到下一個采樣時鐘到來，由于無法確定2ns中不會被捕獲的數據，直到下一個采樣時鐘到來，由于無法確定2ns中數據是否發(fā)生變化，所以最終分辨率是2ns。這種異步捕獲模式常用在目標設備與分析儀捕獲的數據之間沒有固定的時間關系，而且被測系統(tǒng)的信號間的時間關系為主要考慮因素時，通常使用這種捕獲模式。
2、同步捕獲模式
同步捕獲模式是用一個源自被測系統(tǒng)的信號做采樣時鐘信號，這種模式中用于為捕獲確定時間的信號，可以是系統(tǒng)時鐘、總線控制信號或一個引發(fā)被測系統(tǒng)改變狀態(tài)的信號。邏輯分析儀在外部時鐘信號的邊緣采樣，采到的數據代表邏輯信號穩(wěn)定時被測電路所處的狀態(tài)。對于引入的時鐘信號是有限制的，一般要小于某一固定頻率，這一頻率被稱為邏輯分析儀的最大狀態(tài)速率，有的廠家稱之為邏輯分析儀的帶寬。在這種模式下，不考慮兩個時鐘事件之間的狀態(tài)。
3、設置觸發(fā)方式
觸發(fā)方式的區(qū)別是邏輯分析儀與示波器的另一項重要區(qū)別。示波器同樣配有觸發(fā)器，但對于多通道的二進制信號而言，示波器的觸發(fā)功能受限。相反，邏輯分析儀中可以對各種邏輯條件進行觸發(fā)。觸發(fā)的目的在于為邏輯分析儀設定什么時候開始捕獲數據、捕獲哪些數據，使邏輯分析儀跟蹤被測電路的邏輯狀態(tài)，并在被測系統(tǒng)中用戶定義的事件處觸發(fā)。
不同廠家的邏輯分析儀有著各種的不同的觸發(fā)條件的設定，可以分為兩大類：對單一通道的觸發(fā)條件的設定；通道間觸發(fā)條件的設計。單一通道的觸發(fā)類似于示波器的觸發(fā)。例如，高/低電平觸發(fā)，上升沿/下降沿觸發(fā)，脈沖寬度觸發(fā)器等觸發(fā)方式；而通道間的邏輯觸發(fā)對于邏輯分析儀而言更為重要，因為邏輯分析儀主要用來觀察通道間的邏輯關系以及邏輯狀態(tài)。通道間的邏輯觸發(fā)也可分為兩大類：一類為單純?yōu)槊恳煌ǖ涝O置觸發(fā)條件，例如，當1、2通道為高電平，3、4通道為低電平，5通道為上升沿時觸發(fā)；另一類稱為碼型觸發(fā)或事件觸發(fā)，例如，8根信號線可以看成8bit的碼型（事件），這8bit可以用十六進制或二進制表示，設置值為0A（十六進制）時觸發(fā)，即為碼型觸發(fā)。
另外，有些廠家有更高級的按階層觸發(fā)，普通的碼型觸發(fā)即可以看作一階觸發(fā)，另外還有二階、三階、或階觸發(fā)，這些觸發(fā)對于數字電路中包頭、包尾的識別非常有用。我們北京海洋興業(yè)科技有限公司最新推出的OLA2032B邏輯分析儀具有以上介紹的全部觸發(fā)方式。

捕獲測試數據
邏輯分析儀探頭、觸發(fā)器和時鐘系統(tǒng)均用于為實時捕獲存儲器傳遞數據。該存儲器是測量儀的中心——不僅是來自被測系統(tǒng)的所有采樣數據的最終目的地，也是測量儀進行分析和顯示的數據源。
選擇邏輯分析儀時，通道數和存儲深度是非常重要的指標，為了決定邏輯分析儀的通道數和存儲深度，首先確定要對多少信號進行捕獲與分析？邏輯分析儀的通道數應與需捕獲的信號數相對應。數字系統(tǒng)總線具有各自不同的寬度，通道數一般為總線寬度的3－4倍（數據線+地址線+控制線+時鐘）。例如，對一個8位的數字系統(tǒng)進行測試，32通道的邏輯分析儀比較合適，要確?？紤]到需同時捕獲的所有信號的總線。其次，確