邏輯分析的概念
邏輯分析儀也是非常常用的儀表,與示波器一樣,是數字設計和測量的經典儀器之一。數字電路測量時,何時應使用示波器呢?一般而言,當需要精確參數信息(如時間間隔和電壓讀數)時可以使用示波器。具體來講:
當需要測量信號的較小電壓偏移(如低于或超出)時。
當需要較高的時間間隔精度時。示波器能夠采集精確的參數信息,如脈沖的上升沿上兩點之間的高精度時間。
圖1 示波器用于測量信號的模擬波形
一般而言,邏輯分析儀用于查看多個信號之間的定時關系,或者用于捕獲信號所運載的數據。當被測設備的信號超過電壓閥值時,邏輯分析儀會表現出與邏輯電路相同的反應。它將識別信號的高低。具體來講:
當需要立即查看多個信號時。邏輯分析儀可以很好地組織和顯示多個信號。一般任務是將多個信號組成一條總線并分配一個自定義名稱。地址、數據和控制總線都是有代表性的示例。
當需要使用與硬件相同的方式查看系統中的信號時。信號顯示在一個時間軸上,這樣就可以查看相對于其他總線信號或時鐘信號的轉變的發生時間。
當需要象接收芯片一樣基于時鐘邊沿,捕獲總線中的信息時。接收芯片基于時鐘邊沿判斷總線上的地址、命令和數據。邏輯分析儀象一個偵聽器,捕獲總線上傳輸的這些信息,并把需要的信息存入存儲器。可設置觸發條件,捕獲需要關注的或出問題的總線上的信息,據此可了解協議或軟件執行的情況。
上面已經簡短討論了邏輯分析儀的一些用法,現在,讓我們更詳細地了解一下有關邏輯分析儀的概念。到目前為止,我們已經很廣泛地使用了“邏輯分析儀”這一術語。實際上,大多數邏輯分析儀中都包含兩個分析儀。
1.定時分析儀:
定時分析儀是邏輯分析儀的一部分,它與示波器相似。事實上,它們之間的關系非常密切。定時分析儀顯示信息的一般形式,這一點與示波器相同,即橫軸表示時間,縱軸表示電壓振幅。因為兩個儀器上的波形都取決于時間,所以這種顯示可以說是“時間域”中的顯示。
2.狀態分析儀:
狀態分析儀非常適用于跟蹤軟件中的缺陷或硬件中的缺陷組件。它有助于確定問題是出現在軟件代碼中還是出現在某些硬件設備中。大多數情況下,狀態分析儀用于在出現特定時鐘信號時查找總線上存在哪些邏輯電平。換句話說,可以了解在時鐘出現且假設數據有效時將顯示哪些“活動狀態”。內存中采集的數據將以列表格式顯示,且帶有連接到各個狀態的時間標簽。
定時分析
定時分析儀使用自己的內部時鐘控制數據采樣。這種類型的時鐘計時會使邏輯分析儀中的數據采樣與被測設備中的時鐘異步。具體來講:
定時分析儀適用于顯示信號活動“相當于其他信號”“何時”發生。
定時分析儀側重于查看各個信號之間的時序關系,而不是與被測設備中控制執行的信號之間的時序關系。
這就是為什么定時分析儀可以對與被測設備時鐘信號“不同步”或異步的數據進行采樣。
在定時采集模式下,邏輯分析儀的工作是對輸入波形進行采樣,從而確定它們是高電平還是低電平。為了確定高低,邏輯分析儀會將輸入信號的電壓電平與用戶定義的電壓閾值進行比較。如果采樣時信號高于閾值,則分析儀將信號顯示為 1 或高。同樣,低于閾值的信號將顯示為 0 或低。下圖闡釋了當正弦波跨過閾值電平時邏輯分析儀對其進行采樣的情況。
圖2
采集之后采樣點被存儲在內存中,并用于重建方形數字波形。這種要使一切變成方形的處理方式似乎會限制定時分析儀的用處。不過定時分析儀本來也不是打算用作參數儀器的。若要查看信號的上升時間,可以使用示波器。若需校驗幾個或幾百個信號之間的時序關系,對其同時進行查看,則定時分析儀才是正確的選擇。