什么是逻辑分析仪

2012-01-21 16:54:09来源: 互联网
总线,传统示波器的双通道输入无法满足 8bit 的观察。微处理器和存储器的测试需要不同于时域和频域仪器,所以数域测试仪器应运而生。当时的 HP 公司推出状态分析仪和 Biomation 公司推出定时分析仪(两者最初很不相同)之后不久,用户开始接受这种数域测试仪器作为最终解决数字电路测试的手段,不久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,使用起来也更加困难。例如,引入多电平树形触发,以应付条件语句如 IF 、 THEN 、 ELSE 等复杂事件。这类组合触发必然更加灵活,同时对大多数用户来说就不是那样容易掌握了。
逻辑分析仪的基本发展趋势是计算机与仪器的不断融合。在 PC 机平台上使用 Windows ,只要给定正确的软件和相关工具,即可通过互联网进行远程控制,从目标文件格式中提取源码和符号,而且处理器可运行各种控制操作。
逻辑分析仪的分类 
目前市场上逻辑分析仪有两类,一类是独立式逻辑分析仪,主要供应商有安捷伦和泰克;另一类是价格相对低廉的基于PC的虚拟逻辑分析仪(VI),主要供应商为美国国家仪器公司( National Instruments ,NI),主要产品为图形化测试测量编程软件 LabVIEW 。传统上,在PC上运行的 LabVIEW 软件被称为虚拟仪器,但随着 LabVIEW RT 的推出,这些 VI 可以在多种设备上运行,如便携式仪器、工业 PC 或基于 Web 的仪器等。 
在中国也有一些生产逻辑分析仪的厂家,但大部分是虚拟仪器,由于进口的独立式逻辑分析仪的价格昂贵,国内很需要一款独立便携、使用简单的逻辑分析仪,向台湾生产的,北京海洋推出的一款逻辑分析仪就比较适合国内市场。
逻辑分析仪的主要技术指标 
1、逻辑分析仪的通道数
在需要逻辑分析仪的地方,要对一个系统进行全面地分析,就应当把所有应当观测的信号全部引入逻辑分析仪当中,这样逻辑分析仪的通道数至少应当是:被测系统的字长(数据总线数)+被测系统的控制总线数+时钟线数。这样对于一个 8 位机系统,就至少需要 34 个通道。现在几个厂家的主流产品的通道数也高达 340 通道,例 Tektronix 等,市面上主流的产品是 34 通道的逻辑分析仪,用它来分析最常见的 8 位系统,像北京海洋最新推出的 OLA 系列逻辑分析仪就是 34 通道的。 
2、定时采样速率
在定时采样分析时,要有足够的定时分辨率,就应当有足够高的定时分析采样速率,但是并不是只有高速系统才需要高的采样速率,现在的主流产品的采样速率高达 2GS/s ,在这个速率下,我们可以看到 0.5ps 时间上的细节。
3、状态分析速率 
在状态分析时,逻辑分析仪采样基准时钟就用被测试对象的工作时钟(逻辑分析仪的外部时钟)这个时钟的最高速率就是逻辑分析仪的高状态分析速率。也就是说,该逻辑分析仪可以分析的系统最快的工作频率。现在的主流产品的定时分析速率在 300MHz ,最高可高达 500MHz 甚至更高。
4、逻辑分析仪的每通道的记录长度 
逻辑分析仪的内存是用于存储它所采样的数据,以用于对比、分析、转换(譬如将其所捕捉到的信号转换成非二进制信号)。
5、逻辑分析仪的测试夹具
逻辑分析仪通过探头与被测器件连接,测试夹具起着很重要的作用,测试夹具有很多种,如飞行头和苍蝇头等,详见电子发烧友网站(www.elecfans.com)。
示波器与逻辑分析仪的比较 
1、示波器的特点是:
a)能够查看信号的微小电压变化;
b)具有很高的时间间隔测量准确度。 
示波器通常在需要高垂直分辨率和高电压分辨率时使用。也就是说,如果您需要观察微小的电压变化,您就应该使用示波器。许多示波器都能够提供很高的时间间隔分辨,因此能以很高的精确度测量两个事件的时间间隔。总之在需要参量信息时,您应使用示波器。 
2、逻辑分析仪的特点是:
a)能够同时观察多个信号;
b)能够查看硬件系统的系统信号;
c)能够按高低电平模式触发多条信号线,并查看结果。 
逻辑分析仪与示波器的工作方式相似:用水平轴代表数据的时间,垂直轴代表数据的电压幅度。虽然,逻辑分析仪没有示波器那么高的电压分辨率和事件间隔精确度,但是逻辑分析仪能够同时捕获并显示多个信号,示波器却做不到。当系统中的信号穿越阈值时,逻辑分析仪和您的逻辑电路具有相同的反应。所以在查看总线(微处理器的地址、数据或控制总线)的时间关系时,逻辑分析仪特别有用,它可以对微处理器总线信息解码更有意义,更直观的方式表示信息。当您的电路通过了参量设计阶段后,对许多信号的定时关系感兴趣,并且要在高低电平模式上触发时,那么逻辑分析仪就是极好的选择。但是以往的独立式逻辑分析仪不仅价格昂贵,而且操作麻烦。另外虚拟的逻辑分析仪功能有限,所以市场需要一款适合普通用户的逻辑分析仪,北京海洋仪器推出的 OLA 系列逻辑分析仪是很好的选择。 
逻辑分析仪的功能 
如前所述,绝大多数逻辑分析仪是两种仪器的合成,第一部分是定时分析仪,第二部分是状态分析仪。 
1. 定时分析 
定时分析是逻辑分析仪中类似示波器的部分,它与示波器显示信息的方式相同,水平轴代表时间,垂直轴代表电压幅度。定时分析首先对输入波形的采样,然后使用用户定义的电压阈值,确定信号的高低电平。定时分析只能确定波形是高还是低,不存在中间电平。所以定时分析就像一台只有 1 位垂直分辨率的数字示波器。但是,定时分析并不能用于测试参量,如果你用定时分析测量信号的上升时间,那你就用错了仪器。如果你要检验几条线上的信号的定时关系,定时分析就是合理的选择。如果定时分析前一次采样的信号是一种状态,这一次采样的信号是另一种状态,那么它就知道在两次采样之间的某个时刻输入信号发生了跳变,但是,定时分析却不知道精确的时刻。最坏的情况下,不确定度是一个采样周期。
2. 跳变定时 
如果我们要对一个长时间没有变化的采样并保存数据,跳变定时能有效地利用存储器。使用跳变定时,定时分析只保存信号跳变后采集的样本,以及与上次跳变的时间。
3. 毛刺捕获 
数字系统中毛刺是令人头疼的问题,某些定时分析仪具有毛刺捕获和触发能力,可以很容易的跟踪难以预料的毛刺。定时分析可以对输入数据进行有效地采样,跟踪采样间产生的任何跳变,从而容易识别毛刺。在定时分析中,毛刺的定义是:采样间穿越逻辑阈值多次的任何跳变。显示毛刺是一种很有用的功能,有助于对毛刺触发和显示毛刺产生前的数据,从而帮助我们确定毛刺产生的原因。 
4. 状态分析
逻辑电路的状态是:数据有效时,对总线或信号线采样的样本。定时分析与状态分析的主要区别是:定时分析由内部时钟控制采样,采样与被测系统是异步的;状态分析由被测系统时钟控制采样,采样与被测系统是同步的。用定时分析查看事件 “ 什么时候 ” 发生,用状态分析检查发生了“ 什么 ”事件。定时分析通常用波形显示数据,状态分析通常用列表显示数据。
总结
逻辑分析仪主要用来测试以微处理器为核心的数字系统,在硬件电路、嵌入式系统和监控软件的研制和调试过程中,都是一个必备的优秀工具。逻辑分析仪具有丰富的触发条件,不管被测系统多么复杂,逻辑分析仪都能准确地找到那些隐蔽的、偶然的特殊时刻,然后把触发条件发生前后,各信号的时序图和数据流显示出来。问题也就看清楚了,不需要再绞尽脑汁的推理和猜测了。

关键字:逻辑  分析仪

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/0121/article_13783.html
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