近代电子测量技术-逻辑分析仪

数字域测量——逻辑分析仪数字系统里有什么？数字系统信号特点数字域测试的主要特点数字信号通常是按时序传递的；信号几乎都是多位传输的；信息传递方式是多种多样的；数字信号的速度变化范围很宽；信号往往是单次或非周期的；数字系统的故障判别与模拟系统有很大的区别。数字域测量的仪器数字信号发生器逻辑分析仪特征分析仪等数字信号源被测数字系统逻辑分析特征分析时序参数测试数据域测试系统的组成数字信号源—作用和功能为数字系统的功能测试和参数测试提供输入激励信号产生图形宽度可编程的并行和串行数据图形产生输出电平和数据速率可编程的任意波形产生可由选通信号和时钟信号控制的预先规定的数据流数字信号源的结构存储器多路器格式化器多路器格式化器输出放大器通道0通道K存储器nn11mm分离电路分配器序列寄存器分频器外部时钟起/停内部时钟和起/停产生地址计数器............输出放大器......数字信号源的工作原理序列存储器在初始化期间写入了每个通道的数据，数据存储器的地址由地址计数器提供。在测试过程中，在每一个作用时钟沿上，计数器将地址加1;多路器可将多个并行输入位转换成串行数据流。对于低速的数字信号源，多路器可以不要，从数据的每个数输出可直接产生一个串行数据流;格式化器将数据流与时钟同步;格式化器的输出直接驱动输出放大器，放大器的输出电平可编程.特征分析采用特征分析技术的必要性对各节点逐一地测试与分析使测试成本巨增受封装的限制，从多节点观察测试响应受到限制内测试的需要特征分析技术从被测电路的测试响应中提取出“特征”（Signature），通过对无故障特征和实际特征的比较进行故障的侦查和定位。基于特征分析的数字系统故障诊断原理测试激励被测电路输入特征特征-故障字典响应比较被测电路的无故障特征或某种故障下的特征可通过电路的逻辑模拟或故障模拟获得。通过事前的模拟建立好特征-故障字典，便可用于故障诊断。逻辑分析仪逻辑分析用于测试和分析多个信号之间的逻辑关系及时间关系“如果我知道问题在哪，我就能解决它”——工程师只有能够“看”到造成问题的根源，才能够解决问题！逻辑分析仪是最好的实时“看到”软/硬件集成问题的工具！逻辑分析仪的发展逻辑分析仪的特点（与示波器的区别）逻辑分析仪与分类逻辑分析仪的基本组成原理逻辑分析仪的触发方式逻辑分析仪的显示方式逻辑分析仪的主要技术指标与发展趋势逻辑分析仪的应用逻辑分析仪逻辑分析仪的发展20世纪70年代——HP公司推出状态分析仪和Biomation公司推出定时分析仪，不久之后，状态分析仪与定时分析仪合并成逻辑分析仪。20世纪80年代后期——逻辑分析仪变得更加复杂，使用起来也就更加困难。逻辑分析仪的发展趋势分析速率、通道数、存储深度等技术指标也在不断提高；功能不断加强；与时域测试仪器示波器的结合，提高混合信号分析能力；向逻辑分析系统（LogicAnalyzeSystem）方向发展。逻辑分析仪与示波器的区别（一）首先是通道数量不同，示波器一般最多可同时观察4路信号的时间波形，而逻辑分析仪则拥有32到136等多个通道；示波器给出的是时域波形的完整信息，而逻辑定时分析仪仅显示逻辑状态随时间的变化，而不是真正被测信号的波形，即不反映被测信号的幅度、边沿、上冲和噪声等模拟量，当逻辑分析仪针对输入信号取样时，它会根据信号相对于电压门限的高低，存储“1”或“0”值逻辑分析仪与示波器的区别（二）逻辑分析仪有多种显示方式；逻辑分析仪有完善的触发功能；逻辑分析仪有能够有效的检测数字电路中的毛刺；逻辑分析仪有高密度探头及适配器，从而简化与待测系统（SUT）的连接。逻辑分析仪有具有较大的存储深度,可以观察单次或非周期信号何时选择使用逻辑分析仪调试并检验数字系统的运行；同时跟踪并使多个数字信号相关联；检测并分析总线中违反时限的操作以及瞬变状态；跟踪嵌入软件的执行情况。逻辑分析仪的分类按工作特点分类:(1)逻辑状态分析仪（LSA，LogicStateAnalyzer）(2)逻辑定时分析仪（LTA，LogicTimerAnalyzer）目前的逻辑分析基本上都同时具有状态分析和定时分析的功能。状态分析逻辑状态分析时数据采集的时钟由被测系统提供，如利用CPU的读、写信号作为时钟，当CPU执行读、写操作时LSA就显示数据，即数据采集与被测系统是同步的；时钟由被测系统产生当外部时钟有效时,LA才采集数据时钟只需和系统时钟一样快，并不是越快越好使用：仅提供状态和状态序列信息，如观测总线上发生了什么!定时分析（一）逻辑定时分析时的数据采集时钟是由LTA内部提供的，它与被测系统的工作是异步的；􀁦􀁦逻辑分析仪内部产生采样时钟(因此该时钟与数据信号无关)要求内时钟频率远高于被测系统的时钟频率，越快越好定时分析（二）内部时钟应比被测量信号快5到10倍定时分析（异步时序）的应用场合定时分析显示的波形真实地反映了被测信号的时序关系，可以准确地测量各信号间的相对时间关系,绝对时间和信号时延——不分辨状态序列，但提供时间信息，用于硬件调试，硬件/软件联调。替代示波器监视许多通道间的时序关系提供比示波器更强有力(或示波器不具备)的触发能力分析多个不同总线信号(地址线、数据线、控制线)检测通道,毛刺,时钟偏差问题准确的脉宽和边沿到边沿测量,发现定时问题与示波器联合观测，揭示信号完整性问题结构分类——台式逻辑分析仪结构分类——便携式逻辑分析仪结构分类——卡式逻辑分析仪逻辑分析仪的组成原理逻辑分析仪主要包括数据捕获和数据显示两大部分。信号输入信号外时钟采样数据存储时钟选择内时钟触发产生显示控制显示器数据捕获数据显示逻辑分析仪原理结构门限电平设定逻辑分析仪的组成原理逻辑分析仪主要技术指标定时分析最大速率。状态分析最大速率。通道数。存储深度。触发方式。输入信号最小幅度。输入门限变化范围。毛刺捕捉能力。逻辑分析仪探头的功能与要求提供高质量信号并传递给逻辑分析仪，它利用内部比较器将输入电压与门限相比较，并确定信号的逻辑状态（0或1），门限由用户设定，范围从TTL级别到CMOS、ECL；对待测系统产生的电负荷最小；适合与电路板及设备以多种方式连接。Tek-TLA5000逻辑探头逻辑分析仪的主要功能捕获同时捕获多路数字信号,允许DUT全速运行触发只观察您关心的数据,定位您怀疑的故障点存储存的数据可以用作对纠缠不清的逻辑或代码进行后处理分析显示你需要有意义的信息显示,而不是一大堆杂乱无章二进制代码流逻辑分析仪的触发方式（一）数据流：逻辑分析仪对被测信号连续采样获得的一系列数据。通道1通道8100….1100….1000….1000….0采样时钟000….0000….0100….0100….1100….0100….0采样数据数据流触发的含义：由一个事件来控制数据获取，即选择观察窗口的位置。跟踪：采集并显示数据的一次过程称为一次跟踪触发字数据流数据窗口跟踪开始观察窗口宽度：逻辑分析仪存储深度逻辑分析仪的触发方式（二）组合触发组合触发：多通道信号的组合作为触发条件，即数据字触发。每个通道的触发条件可为：“1”“0”“x”如：8个通道的组合触发条件设为：“011010X1”则：该8个通道中出现数据：01101001或01101011时均触发延迟触发延迟触发：搜索到触发字时，并不立即跟踪，而是延迟一定数量的数据后才开始或停止存储数据，它可以改变触发字与数据窗口的相对位置。触发字数据流数据窗口跟踪开始延迟数跟踪结束数据流数据窗口触发字延迟数(a)触发开始跟踪加延迟(b)触发终止跟踪加延迟序列触发序列触发：多个触发字的序列作为触发条件，当数据流中按顺序出现各个触发字时才触发。导引条件使能第二级触发第二级触发字无效第二级触发字有效第一级触发B(导引条件)子程序C(触发条件)主程序两级序列触发工作原理手动触发（随机触发）无条件的人工强制触发，因此观察窗口在数据流中的位置是随机的。限定触发与门限定条件触发识别数据流触发信号限定条件触发产生原理触发限定基本的触发跟踪方式触发起始跟踪触发终止跟踪触发字数据流数据窗口跟踪开始触发起始跟踪触发字数据流数据窗口跟踪结束触发终止跟踪中间触发方式逻辑分析仪的显示方式每个通道的信号用一个伪方波显示，多个通道同时显示。波形显示(一)波形显示(二)例：毛刺信号的测试分频电路74LS138ABCG/G2A/G2B逻辑分析仪（a）译码电路的测试（b）译码电路输出定时图逻辑定时分析仪测试译码电路及其毛刺/Y0/Y1/Y2/Y3/Y4/Y5/Y6/Y7数据列表显示将每个通道采集到的值组合成数据，按采样顺序显示。反汇编功能，把采集到信息翻译成各种微处理器汇编语言源程序进行显示反汇编显示例：ROM的指标测试数据发生器ROM逻辑分析仪频率计地址数据外时钟ROM指标参数测试直方图显示直方图显示各程序模块执行时间的分布情况,调用概率统计分析时间直方图:测量子程序运行占用CPU的时间(找到最大值)地址直方图:调用子程序次数和概率分布图解显示将屏幕X，Y方向分别作为时间轴和数据轴进行显示的一种方式。它将要显示的数据通过D/A转换器变为模拟量，按照存储器中取出数据的先后顺序将转换所得的模拟量显示在屏幕上，形成一个图像的点阵。（A）10进制计数器的图解显示0510（B）程序执行的图解显示2000H20FFH主程序子程序循环程序图解显示例：分支程序的跟踪03CF042D03F2通路A通路B分支程序的跟踪测试通路B触发条件（03F2）通路A导引条件（042D）逻辑分析仪的操作——5个步骤硬件设置–连接探头，查看探头的色标，注意数据和GND信号线软件设置–进入SETUP窗口，检查探头连接是否良好–您做定时分析还是状态分析？（选择时钟）–根据连接的通道分配自定义组–设置触发条件–新建波形窗口运行（RUN）逻辑分析仪使用的五个层次第一个层次：只要查看硬件系统的一些常见的故障，例如时钟信号和其他信号的波形、信号中是否存在严重影响系统的毛刺信号等故障；第二个层次：要对硬件系统的各个信号的时序进行很好的分析，以便最好地利用系统资源，消除由定时分析能够分析出的一些故障；逻辑分析仪使用的五个层次第三个层次：要对硬件对软件的执行情况的分析，以确保写入的程序被硬件系统完整地执行；第四个层次：需要实时地监测软件的执行情况，对软件进行实时地调试。第五个层次：需要对现有客户系统的软件和硬件进行系统性的解剖分析，达到我们对现有客户系统的软件和硬件系统全面透彻地了解和掌握的功能。