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认识逻辑分析仪掌握其存储注意事项

发布时间:2020-04-30             西安安泰仪器维修中心    394

认识逻辑分析仪掌握其存储注意事项

逻辑分析仪为检验和调试复杂的数字电路提供了理想的工具。逻辑分析仪和示波器之间最明显的差异是通道数量。逻辑分析仪的通道数量在34条到几百条、甚至几千条之间,而典型示波器只有2~4条通道。
一个更本质的差别是逻辑分析仪采集信号的方式不同于示波器。示波器一般使用8位模数转换器(ADC)对信号采样,在示波器显示屏上真实地复现信号及其所有细微的模拟特点。逻辑分析仪则只是把输入信号与用户自定义门限进行比较。如果信号大于门限,那么把它视为逻辑1;如果信号低于门限,那么把它视为逻辑0。由于采集方法具有本质差别,因此同一个脉冲会以不同的方式显示,
    示波器和逻辑分析仪之间的另一个差别是触发。示波器提供了以分离异常模拟特点(毛刺、欠幅脉冲、转换速率等)为重点的基本触发模式以及基本数字条件,如建立时间/保持时间违规或在两条或四条输入通道上定义的一个逻辑码型。逻辑分析仪则提供了广泛的逻辑资源,如各种字比较器、计数器和定时器,用户可以定义复杂的多状态IF-THEN-ELSE型触发,在复杂的系统环境中分离问题。逻辑分析仪还拥有全面的一系列微处理器支持套件。这些套件一般会提供硬件单元和软件单元。硬件与前端的微处理器总线建立物理连接,软件则把采集反汇编成可读的软件执行。
    逻辑分析仪的另一个优势是它能够在一台仪器上监测与时间相关多条系统总线。例如,设计人员可能想追踪前端总线的软件执行情况,同时读写存储器。逻辑分析仪的扩展能力使其成为要求广泛的查看能力、高级触发和软件分析的复杂应用的理想选择。
   现代逻辑分析仪存储数据的带宽大多都非常巨大,例如广州致远电子有限公司的LAB6052逻辑分析仪的存储带宽为500MSps×32bit即16Gbps,而无论是数据传输(USB2.0数据速率为480Mbps)还是数据分析(PC软件)过程,都无法实时完成,因此,逻辑分析仪只能将数据先暂存在存储器中,然后再交给分析器分析。
    如果需要不间断的捕捉数据流,则要求逻辑分析仪有足够大的存储器以便记录整个事件。存储深度与采样速度密切相关,您所需要的存储深度取决于要测量的总时间跨度和所要求的时间分辨率,单次测量的时间越长、采样频率越高所需求的存储深度就越大。
在传统模式下,存储深度×采样分辨率=采样时间,这意味着在保证采样分辨率的前提下,大的存储深度直接提高了单次采样时间,即能观察分析更多的波形数据;而在保证采样时间的条件下,则可以提高采样频率,观察到更真实的信号。
传统存储模式
     通常,逻辑分析仪可以分为定时(Timing)分析仪和状态(State)分析仪两类。定时分析仪是采用内部高速时钟控制记录数据,与被测系统异步工作,因此,其数据存储是按照内部采样时钟节拍进行的,采样时钟越高,存储的数据带宽就越大,单次采样的时间直接由采样时钟和存储容量决定。例如一个每通道2Mbit存储深度的逻辑分析仪在500MHz的采样时钟条件下的单次采样时间为2097152×2ns即4.2ms。状态分析仪则是使用被测系统的时钟来控制记录数据,与被测系统同步工作,通常用于检查系统时钟作用下总线上的状态信息,在这种模式下,数据存储也是按照被测系统的时钟节拍进行的。
     无论是定时模式还是状态模式,存储控制单元都没有对数据进行进一步的处理,因此存储器的利用率是没有得到任何改善的。
如何高效利用存储器
     逻辑分析仪的储存深度是有限的,那么如何充分利用这有限的存储空间来观察分析尽可能多的数据呢?正确的触发条件可以快速定位目标数据并减少数据查找过程,同时因为能直接存储需要分析的数据,也就是间接的提高了存储空间的利用率。
    数据压缩----Timing-State跳变存储技术
    从推出逻辑分析仪开始,Timing-State模式就可以看作是利用一种数据压缩技术来达到延长记录时间的目的,其理论最大压缩比为无穷大,在存储容量不变的条件下,极大的提高了记录时间。
    看一个应用:在某些特殊场合,信号线上的数据变化速率跨度较大,因为有高速数据的存在,采样频率必须尽可能的高,这像是一把双刃剑,在提高了采样分辨率的同时减少了单次采样的记录时间。比如UART数据,在大多数时刻,信号线上是处于空闲状态的,只有在极少数情况下才会有数据。如果使用普通存储模式,逻辑分析仪只能存储触发点前后很少的数据,这是因为在空闲时长时间不变的信号会迅速填充满存储器。而如果采用跳变存储技术,在空闲时因为信号线上没有跳变信号,所以并不占用存储空间,这样总的存储时间就会提高。


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