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[数字设计使用的逻辑分析仪基础知识] saleae逻辑分析仪 　　工程师需要同时查看16位计数器的输入和输出，以确定定时误差，但假如只有一台2通道示波器，怎样查看这些信号呢?工程师刚刚为装满数字电路的电路板开发出定时图，该怎样检验它们呢?使用什么仪器捕捉和分析这些信号呢?　　假如使用的工具不妥，那么处理这类问题可能要花费大量的时间对上面的问题，逻辑分析仪是最好的处理方案本文快速考察了逻辑分析仪基础知识，介绍了逻辑分析仪的功效　　选择示波器还是逻辑分析仪　　在选择使用示波器还是使用逻辑分析仪时，很多工程师会选择示波器不过，示波器在一些应用中的用途有限依据用户要完成的工作，逻辑分析仪可能会得到更实用的信息　　什么时候使用示波器　　・在需要查看信号上小的电压偏移时；　　・在需要较高的时间间隔精度时　　什么时候使用逻辑分析仪　　・在需要一次查看多个信号时；　　・在需要以和硬件相同的方法查看系统中的信号时　　・在需要触发多条线路上的逻辑高和低码型、查看结果　　在系统中的信号越过单个门限时，逻辑分析仪的反应方法和逻辑电路相同，它识别信号是高还是低，它还能够触发这些信号中的逻辑高和低码型通常来说，在需要查看的线路数量高于示波器能够显示的数量时，应使用逻辑分析仪。

逻辑分析仪尤其适合考察总线上的时间关系或数据，如微处理器地址总线、数据总线或控制总线它们能够解码微处理器总线上的信息，以有意义的方法表示这些信息在工程师过了设计的参数阶段、期望了解多个信号之间的定时关系及需要触发由逻辑高和低组成的码型时，应使用逻辑分析仪　　什么是逻辑分析仪　　大多数逻辑分析仪是两种分析仪组合在一起的仪器：第一部分是定时分析仪，第二部分是状态分析仪　　定时分析仪基础知识　　定时分析仪显示信息的方法在整体上和示波器相同，横轴表示时间，竖轴表示电压幅度因为这两种仪器上的波形全部和时间相关，所以能够说其显示画面全部在时域中　　选择正确的采样方法　　定时分析仪和数字示波器类似，全部是1位的垂直分辨率1位的分辨率只许可显示两种状态，即高或低它只关注用户自定义的电压门限假如在采样时信号高于门限，那么分析仪将显示为高或1假如在采样时信号低于门限，那么分析仪将显示为低或0从这些样点中，将生成由1和0组成的列表，这表示输入波形的1位图片这个列表存放在存放器中，还用来重建输入波形的1位图片，图1所表示　　通常来说，定时分析仪会使一切变方，这似乎限制了其用途假如需要同时检验多条线路或数百条线路中的定时关系，那么应使用定时分析仪。

　　跳变采样　　在含有数据突发的输入线路上捕捉数据时，图2所表示，必需把采样率调整到高分辨率，方便在开始时捕捉快速脉冲这意味着4K存放器的定时分析仪会在μs后停止采集数据，工程师将不能捕捉第二个数据突发　　在经典的调试工作中，将在长时间内对数据采样，并存放数据，在这段时间内可能会没有信号活动这会用尽逻辑分析仪的存放器，但不能提供深入信息假如已经知道什么时候发生跳变及跳变是正还是负，那么能够处理这个问题这些信息组成了跳变定时的依据，能够有效利用存放器　　为实现跳变定时，能够在定时分析仪输入上和计数器一起使用“跳变检测器”定时分析仪现在只存放跳变前的样点，即从最终一个跳变起经过的时间这种方法每个跳变只许可使用两个存放位置，假如输入上没有活动，那么不占用存放器　　在我们的实例中，依据每个突发存在的脉冲数量，能够捕捉第二个、第三个、第四个和第五个脉冲同时，我们能够把定时分辨率保持在高达4ns　　毛刺捕捉　　毛刺有一个坏毛病，就是它会在最不适合的时间显示最具灾难性的结果定时分析仪对进入数据采样、追踪样点之间发生的任何跳变，能够随时识别毛刺在分析仪中，毛刺定义为样点之间越过逻辑门限一次以上的任何跳变。

为识别毛刺，系统会“告诉”分析仪追踪全部多个跳变，把它们显示为毛刺　　显示毛刺是一个很实用的功效，同时它也有利于触发毛刺，显示毛刺前发生的数据这能够帮助确定是什么原因造成了毛刺经过这一功效，分析仪还能够只在期望时，也就是毛刺发生时捕捉数据　　比如，因为其中一条线路上出现毛刺，而造成某个系统周期性瘫痪因为发生频次不高，存放全部时间的数据会产生数量惊人的、需要分类的信息另一个方案是使用没有毛刺触发功效的分析仪，把分析仪放在系统前面，按运行按钮，一直等到毛刺出现　　触发定时分析仪　　逻辑分析仪连续捕捉数据，在找到追踪点以后停止采集所以，逻辑分析仪能够显示追踪点之前的信息和追踪点后面的信息　　码型触发　　在定时分析仪上设置追踪指标和在示波器上设置触发电平和跳变沿有很大区分很多分析仪触发输入线中由高和低组成的码型为使一些用户操作起来愈加轻易，大多数分析仪上的触发点能够使用二进制、十六进制、十进制、ASCII或小数设置在考察宽4位、8位、16位、24位或32位的总线时，尤其适合使用十六进制设置触发点能够想象，使用二进制设置24位总线的指标会很麻烦　　边缘触发　　在调整示波器上的触发电平旋钮时，能够视之为设置电压比较器的电平，告诉示波器在输入电压越过该电平时触发采集。

定时分析仪的工作方法和边缘触发基础相同，但触发电平预置成逻辑门限尽管很多逻辑设备和电平相关，但这些设备的时钟信号和控制信号通常对边缘敏感经过边缘触发，用户能够在设备输入时钟时开始捕捉数据在时钟边缘发生时，分析仪能够捕捉数据，捕捉位移寄存器的全部输出在这种情况下，必需延迟追踪点，考虑经过位移寄存器传输时的时延　　状态分析仪基础知识　　假如工程师从未使用过状态分析仪，她可能会认为这是一个异常复杂的仪器，需要大量的时间才能掌握其使用方法实际上，很多硬件设计人员全部认为状态分析仪是一个很主要的工具　　什么时候使用状态分析仪　　逻辑电路的“状态”是指数据有效时总线或线路的某个样点以简单的“D”触发电路为例只有在正向时钟边缘出现时，“D”输入上的数据才会有效所以，触发器的状态是正时钟边缘发生的时候假设同时有八个这么的触发器，全部触发器全部连接到同一个时钟信　　号上在时钟线路上发生正跳变时，全部八个触发器将捕捉“D”输入上的数据每次时钟线路上有正跳变时，状态会再次发生这八条线路类似于一条微处理器总线假如把一台状态分析仪连接到这八条线路上，告诉状态分析仪在时钟线路上出现正跳变叫采集数据，那么分析仪将采集数据。

状态分析仪将不会捕捉输入上的任何活动，除非时钟变高定时分析仪有一个内部时钟控制采样，所以它以异步方法对被测系统采样状态分析仪以同时方法对系统采样，因为它从系统中取得采样时钟状态分析仪通常以列表格式显示数据，定时分析仪则作为波形圈显示数据　　了解时钟　　在定时分析仪中，采样由单个内部时钟控制，所以操作很简单但在微处理器领域中，一个系统可能会有多个时钟假设工程师期望触发RAM中的某个地址，查看这个地址中存放的数据假设系统使用Zilog Z80为使用状态分析仪从Z80中捕捉地址，必需在MREQ线路变低时捕捉而为捕捉数据，分析仪应在写入周期线路变低或在读取周期变低时采样一些处理器复用同一条线路上的数据和地址分析仪必需能够从同一线路、但从不一样时钟中输入时钟信息　　在读取或写入周期中，Z80先把个地址放在地址总线上，然后确定MREQ，表明这个地址对存放器读取或写入是有效的最终，确定RD或WR线路，详细视操作是读取还是写入而定只有任总线上的数据有效后，才确定WR线路所以，定时分析仪作为解复用器操作，在合适的时间捕捉地址，然后捕捉同一线路上发生的数据　　触发状态分析仪　　和定时分析仪一样，状态分析仪能够判定期望存放的数据质量。

假如在地址总线上查找某个由逻辑高和低绲成的码型，那么在找到码型时，分析仪能够开始存放数据，一直存放到分析仪存放器已满为止　　能够以十六进制或二进制格式显示信息把十六进制解码成汇编代码可能会更有效在处理器中，详细的十六进制字符包含一条指令大多数分析仪制造商设计了称为反汇编程序或反向汇编程序的软件包这些软件包的工作是转换十六进制代码，使它们阅读起来更轻易　　了解序列等级　　状态分析仪拥有“序列等级”，帮助进行触发和存放序列等级能够比单个触发点更正确地判定数据存放这意味着能够正确地缩小数据范围，而无须存放不需要的信息序列等级通常采取下面的形式：　　I find xxxx　　else on xxxx go to level x 2then find xxxx　　else oil xxxx go to level x 3trigger on xxxx　　选择性存放，节省存放容量和时间　　选择性存放是指只存放较大的整个数据集合中的部分数据比如，假设有一个汇编程序，计算某个数值的平方值假如这个程序没有正确计算平方值，那么用户会告诉状态分析仪捕捉该程序首先，用户要告诉分析仪找到这个程序的起点在找到开始地址时，它会寻求结束地址，同时存放开始地址和结束地址之间的全部数据。

在发觉这个程序结束时，分析仪将停止存放　　怎样连接目标系统　　前面我们讨论了示波器和定时分析仪和状态分析仪之间的部分区分在使用这些新工具之前，我们有必须提一下探测系统逻辑分析仪探头能够把大量的通道简便地连接到目标系统，但这要以降低被测信号的幅度精度为代价传统上，逻辑分析仪使用有源探头适配夹，适配夹内置信号检测电路，能够检测8条通道的电容，每条通道总共16pF　　探测处理方案　　在调试中，到数字系统的物理连接必需可靠、方便，为逻辑分析仪提供正确的数据，而且对被调试的目标系统的插入影响达成最小常见的探测处理方案是每条电缆16条通道的无源探头每条通道两端带有100kQ和8pF端子能够从电气角度最有效地比较无源探头和示波器探头除体积小、可靠性高以外，无源探测系统的优势在于，探头刚好端接在目标系统的连接点上，从而避免了从较大有源适配夹到被测电路的导线所产生的额外寄生电容结果，被测电路只“看到”8pF的负荷电容，而不是以前探测系统的16pF负荷电容　　分析探头和其它配件　　把状态分析仪连接到微处理器系统上要求一定的机械连接和时钟选择工作记住，在总线上的数据或地址有效时，必需为状态分析仪输入时钟对一些微处理器，可能必需使用外部电路解码多个信号，为状态分析仪导出时钟。

分析探头不但为目标系统提供了快速、可靠、正确的机械连接，还提供了必须的电气适配功效，如时钟输入和解复用，以正确捕捉系统操作　　小结　　本文介绍了逻辑分析仪及其功效；分别讨论了定时分析仪和状态分析仪，因为大多数分析仪由这两大部分组成这两种分析仪结合在一起，为数字设计人员提供了强大的工具定时分析仪比较适合处理多条线路的总线结构或应用，它还能够触发多条线路中的码型或毛刺状态分析仪通常被视为一个软件工具实际上，它在硬件领域中也有很多用户因为状态分析仪从被测系统中取得时钟，所以它能够用来在系统时钟上捕捉系统看到的数据在了解这些基础知识以后，工程师能够使用逻辑分析仪，满怀信心地调试数字设计。