放大招!專家教你如何選擇邏輯分析儀
發布時間:2015-02-04 責任編輯:echolady
【導讀】世界上第一台邏輯分析儀始於1973年nian,為wei針zhen對dui數shu字zi係xi統tong多duo個ge信xin號hao之zhi間jian邏luo輯ji關guan係xi及ji時shi間jian關guan係xi測ce試shi而er設she計ji的de。但dan是shi逐zhu漸jian的de在zai各ge類lei測ce試shi儀yi中zhong嶄zhan露lu頭tou角jiao。近jin年nian來lai更geng是shi成cheng為wei解jie決jue數shu字zi電dian路lu測ce試shi的de有you效xiao手shou段duan。但dan是shi邏luo輯ji分fen析xi儀yi也ye多duo種zhong多duo樣yang,不bu同tong類lei型xing功gong能neng也ye有you所suo不bu同tong。。那na麼me如ru何he選xuan擇ze邏luo輯ji分fen析xi儀yi呢ne?在zai本ben文wen中zhong你ni會hui找zhao到dao答da案an。
近jin年nian來lai,邏luo輯ji分fen析xi儀yi的de基ji本ben趨qu向xiang在zai計ji算suan機ji與yu儀yi器qi的de不bu斷duan融rong合he中zhong尋xun求qiu發fa展zhan方fang向xiang,依yi托tuo不bu斷duan進jin步bu的de計ji算suan機ji技ji術shu,虛xu擬ni邏luo輯ji分fen析xi儀yi吸xi收shou融rong合he了le諸zhu如ru邏luo輯ji筆bi、協議分析儀等眾多數字測量儀器的功能,使用Windows係統平台,配以簡單易用的用戶界麵,進一步化簡了觸發的難題,構建了特色的數字分析測量平台。
什麼是邏輯分析儀?
邏輯分析儀是一種類似於示波器的波形測試設備,它是用於監測硬件電路工作時的邏輯電平,並加以存儲,用圖形的方式直觀地表達出來,便於用戶檢測、分析電路設計(硬件設計和軟件設計)中的錯誤。邏輯分析儀是設計特別是數字設計中不可缺少的設備,通過它,可以迅速地定位錯誤,解決問題,達到事半功倍的效果。
相對於示波器,邏輯分析儀往往給人有以下的感覺:
1、操作複雜,對使用者的要求高;
2、與示波器功能差不多;
3、價格昂貴。
其實不然,邏輯分析儀在最近的幾年中隨著數字電路的廣泛使用發展迅速,已經成為很多電子開發公司的必選設備之一。
邏輯分析儀的原理
邏輯分析儀的組成結構如圖1所示,它主要包括數據捕獲和數據顯示兩大部分。邏輯分析儀一般采用先進行數據采集並存儲,然後進行數據分析顯示方式。
數據捕獲部分包括信號輸入、比較采樣、觸發控製、shujucunchuheshizhongdianludeng。waibubeicexinhaotongguotantousongdaoxinhaoshurudianlu,zaibijiaoqizhongyushedingdemenxiandianyajinxingbijiao,dayumenxiandianyazhidexinhaoweigaodianping,fanzhiweididianping。caiyangdianluzaicaiyangshizhong(外時鍾或內時鍾)kongzhixiaduixinhaojinxingcaiyang,bingjiangshujuliusongdaochufamokuaizhong,chanshengchufaxinhao。shujucunchudianluzaichufaxinhaodezuoyongxiajinxingxiangyingdeshujucunchukongzhi。shujubuhuowanchenghou,youfenxixianshidianlujiangcunchudeshujuchulizhihouyishidangfangshixianshichulai。

圖1 邏輯分析儀的原理結構
大多數邏輯分析儀實際是由定時分析儀和狀態分析儀組成的。
定時分析:也(ye)稱(cheng)為(wei)異(yi)步(bu)時(shi)序(xu)分(fen)析(xi)。在(zai)邏(luo)輯(ji)分(fen)析(xi)儀(yi)內(nei)部(bu)高(gao)速(su)采(cai)樣(yang)時(shi)鍾(zhong)的(de)驅(qu)動(dong)下(xia),對(dui)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)異(yi)步(bu)數(shu)據(ju)采(cai)樣(yang),采(cai)樣(yang)的(de)數(shu)據(ju)用(yong)方(fang)波(bo)的(de)形(xing)式(shi)進(jin)行(xing)顯(xian)示(shi)。邏(luo)輯(ji)分(fen)析(xi)儀(yi)在(zai)內(nei)部(bu)高(gao)速(su)時(shi)鍾(zhong)的(de)驅(qu)動(dong)下(xia)對(dui)信(xin)號(hao)輸(shu)入(ru)進(jin)行(xing)異(yi)步(bu)采(cai)樣(yang),其(qi)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)用(yong)於(yu)分(fen)辨(bian)相(xiang)關(guan)信(xin)號(hao)間(jian)的(de)時(shi)序(xu)關(guan)係(xi),例(li)如(ru)建(jian)立(li)時(shi)間(jian)、保持時間、協議應答等。根據采樣定理,內部采樣時鍾要高於被測信號最高頻率的3beiyishangdaozhengquedecaiyangshuju,neibucaiyangshizhongpinlvyuegao,dingshifenbianlvjiuyuegao,jingqueduyeyuegao,shixuguanxijiuyuejingzhun。luojifenxiyizuigaocaiyangpinlvwei5GHz,定時分辨率可以高達200ps。定時分析模式一般用於硬件係統的測試。
狀態分析:也ye稱cheng為wei同tong步bu時shi序xu分fen析xi。在zai外wai部bu同tong步bu時shi鍾zhong的de驅qu動dong下xia,邏luo輯ji分fen析xi儀yi對dui輸shu入ru信xin號hao進jin行xing同tong步bu數shu據ju采cai樣yang,顯xian示shi的de時shi候hou,用yong二er進jin製zhi碼ma或huo配pei合he軟ruan件jian用yong映ying射she圖tu或huo反fan彙hui編bian成cheng助zhu記ji符fu,由you於yu采cai集ji到dao的de狀zhuang態tai數shu據ju與yu被bei測ce信xin號hao數shu據ju流liu狀zhuang態tai完wan全quan一yi致zhi,因yin此ci可ke以yi用yong於yu直zhi接jie觀guan測ce程cheng序xu的de源yuan代dai碼ma。狀zhuang態tai分fen析xi模mo式shi一yi般ban用yong於yu對dui係xi統tong軟ruan件jian進jin行xing測ce試shi。
根據硬件設備設計上的差異,目前市麵上邏輯分析儀大致上可分為台式邏輯分析儀和基於PC的虛擬邏輯分析儀。台式邏輯分析儀是將所有的測試軟件、運算管理元件以及顯示部分整合在一台儀器之中;虛擬邏輯分析儀則需要搭配PC機一起使用,通過PC機來顯示最後結果。相比動輒上十數萬元的台式邏輯分析儀,虛擬邏輯分析儀具有價格便宜、性價比高、分析能力強、用戶界麵友好、操作簡單、體積小巧等優點。另外,邏輯分析儀還把其他的數字測試設備的功能融合在一起,典型的有邏輯筆、頻率計、總線分析、協議分析等,使得邏輯分析儀在數字測試方麵的功能更加強大。
示波器VS邏輯分析儀
zaidianziceshilingyu,shiboqizhuyaoyongyuxinhaoboxingdecaijihezaixian,zhuyaoyongyuduimonixinhaohemonidianludeceshi。suizheshuzijishufazhan,duishuzixinhaoceshiyuelaiyuezhongyao,zuizaodeshuzixinhaoceshi,wangwangjiezhuyushiboqi,houlaichuxianledingshifenxiyihezhuangtaifenxiyi,congdingshihezhuangtaidejiaodufenxiheceshiduolushuzixinhao。youyudangshidedingshifenxiyihezhuangtaifenxiyijiageanggui,liangzhezaishichangshangdegainianhenhao,danyingxiangbuda,ceshifanweihenzhai。suizheshuziceshijishufazhan,rongheshuzidingshihezhuangtaifenxideluojifenxiyiyingyongersheng。
一般用戶在示波器與邏輯分析儀之間作選擇時,多數的用戶都會選擇熟悉的示波器。然而,示波器在應用層麵上較偏向模擬信號的測量;邏luo輯ji分fen析xi儀yi在zai數shu字zi信xin號hao分fen析xi中zhong能neng提ti供gong比bi示shi波bo器qi更geng多duo更geng強qiang大da的de功gong能neng,更geng有you助zhu於yu用yong戶hu的de開kai發fa,在zai數shu字zi信xin號hao充chong斥chi的de時shi代dai,用yong戶hu們men在zai進jin行xing產chan品pin開kai發fa時shi所suo麵mian對dui的de訊xun號hao種zhong類lei絕jue大da部bu分fen也ye是shi以yi數shu字zi信xin號hao居ju多duo,在zai用yong戶hu開kai發fa產chan品pin的de過guo程cheng中zhong示shi波bo器qi或huo許xu是shi必bi不bu可ke缺que的de儀yi器qi,但dan若ruo有you邏luo輯ji分fen析xi儀yi的de幫bang助zhu,則ze更geng能neng夠gou大da大da提ti高gao工gong作zuo效xiao率lv,節jie約yue用yong戶hu寶bao貴gui的de時shi間jian。
邏輯分析儀是利用時鍾驅動從測試設備上采集和顯示數字信號的儀器,最主要作用在於數字電路的分析。
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由於邏輯分析儀不像示波器具有許多電平等級,通常隻顯示兩個值(邏輯“1”和“0”)。如圖2所示設定了門限電壓後,邏輯分析儀將被測信號通過超高速比較器與門限電壓進行比較,高於門限電壓為邏輯“1”,低於則為邏輯“0”。例如:一個待測信號使用500MHz采樣率的邏輯分析儀,當參考電壓設定為1.7V時,在測量時邏輯分析儀就會平均每隔2ns(500MHz)采樣一個點,超過1.7V為“1”,低於則為“0”,把所有采樣得到的“1”和“0”按照時間關係連接成一個波形,用戶便可在此連續波形中找出異常之處。

圖2 邏輯分析儀采樣
整體而言,示波器主要用來觀察信號的模擬特性,如邊沿時間、電壓幅度、shifouyoujishengganraodeng。erluojifenxiyizhuyaoceliangshuzidianlu,yinweishuzidianluguyoudetexing,luojifenxiyiduidianyadejutizhihebeicexinhaodeyixiemonitexingdoubujinxingceliang,ershizhuanmenzhenduixinhaodedianpingjinxingceliang。tongshiluojifenxiyixiangduishiboqihaiyouyixiayoudian:
同時監測多路輸入
一般邏輯分析儀都具有32或者更多的通道,可以同時檢測數十個輸入信號。可以輕鬆的查看各輸入通道間的關係。
完善的觸發功能
邏輯分析儀並不像示波器隻有上升沿和下降沿觸發。邏輯分析儀一般還具有針對總線範圍、總線間關係、事件次數等觸發。LAB6052、LA2532等邏輯分析儀同時還擁有可視觸發、協議觸發、插件觸發、用戶自定義觸發等多種功能強大的觸發模式。
強大的分析功能
示shi波bo器qi對dui波bo形xing顯xian示shi的de手shou段duan隻zhi是shi進jin行xing波bo形xing的de描miao繪hui,邏luo輯ji分fen析xi儀yi就jiu強qiang大da得de多duo了le。邏luo輯ji分fen析xi儀yi可ke以yi把ba多duo個ge測ce量liang通tong道dao組zu合he成cheng總zong線xian進jin行xing顯xian示shi,可ke以yi對dui總zong線xian數shu據ju使shi用yong二er進jin製zhi或huo模mo擬ni量liang的de方fang式shi進jin行xing顯xian示shi。同tong時shi,LAB6000、LA2000係列邏輯分析儀還具有插件分析功能,直接對測量的信號按照用戶選擇的協議進行協議分析,使得數據更加直觀明了,如圖2所示。免去用戶隻看見數據波形不知數據含義的苦惱,在進行數據通信分析中特別有用。

圖3 LAB6052邏輯分析儀I2C分析結果
正確選用邏輯分析
邏輯分析儀的重要指標有輸入通道數、定時采樣率、狀態采樣率、存儲容量、觸發方式、分析功能、其他功能等。表1為廣州致遠電子有限公司出品邏輯分析儀的主要選型參數,也是邏輯分析儀的重要選型指標。
采樣通道數
在(zai)需(xu)要(yao)邏(luo)輯(ji)分(fen)析(xi)儀(yi)的(de)地(di)方(fang),要(yao)對(dui)一(yi)個(ge)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)全(quan)麵(mian)地(di)分(fen)析(xi),邏(luo)輯(ji)分(fen)析(xi)儀(yi)的(de)通(tong)道(dao)數(shu)至(zhi)少(shao)應(ying)當(dang)足(zu)以(yi)把(ba)所(suo)有(you)需(xu)要(yao)觀(guan)測(ce)的(de)信(xin)號(hao)全(quan)部(bu)引(yin)入(ru)邏(luo)輯(ji)分(fen)析(xi)儀(yi)當(dang)中(zhong)。
定時采樣率
zaidingshicaiyangfenxishi,yaoyouzugoudedingshifenbianlv,jiuyingdangyouzugougaodedingshifenxicaiyangsulv,danbingbushizhiyougaosuxitongcaixuyaogaodecaiyangsulv。ruguocaiyangpinlvgao,zekeyikanjiangengjiajingxidejieguo。xiangLAB6503邏輯分析儀擁有5GHz的定時采樣率,對信號間的時間分辨率高達200ps,完全滿足現代器件ns級的測量。
狀態采樣率
在zai進jin行xing狀zhuang態tai分fen析xi時shi,邏luo輯ji分fen析xi儀yi采cai樣yang時shi鍾zhong使shi用yong外wai部bu輸shu入ru時shi鍾zhong,在zai外wai部bu時shi鍾zhong得de驅qu動dong下xia進jin數shu據ju存cun儲chu。外wai部bu輸shu入ru時shi鍾zhong得de最zui高gao頻pin率lv決jue定ding了le邏luo輯ji分fen析xi儀yi的de最zui高gao狀zhuang態tai采cai樣yang率lv。LAB6000係xi列lie邏luo輯ji分fen析xi儀yi除chu了le擁yong有you標biao準zhun的de狀zhuang態tai采cai樣yang模mo式shi外wai,還hai擁yong有you帶dai時shi間jian戳chuo的de狀zhuang態tai采cai樣yang模mo式shi。帶dai時shi間jian戳chuo的de狀zhuang態tai采cai樣yang模mo式shi讓rang用yong戶hu不bu但dan可ke以yi觀guan察cha到dao不bu同tong的de輸shu入ru狀zhuang態tai,更geng加jia可ke以yi測ce每mei個ge輸shu入ru狀zhuang態tai與yu外wai部bu同tong步bu時shi鍾zhong之zhi間jian得de關guan係xi。
存儲容量
存cun儲chu容rong量liang是shi指zhi邏luo輯ji分fen析xi儀yi能neng夠gou連lian續xu保bao存cun采cai樣yang點dian的de數shu量liang,直zhi接jie一yi點dian說shuo,就jiu是shi邏luo輯ji分fen析xi儀yi能neng夠gou測ce量liang多duo長chang時shi間jian的de波bo形xing。存cun儲chu容rong量liang越yue大da能neng夠gou觀guan察cha得de時shi間jian就jiu越yue長chang,但dan由you於yu高gao速su存cun儲chu器qi的de價jia格ge都dou比bi較jiao高gao,所suo以yi存cun儲chu容rong量liang越yue大da相xiang應ying的de邏luo輯ji分fen析xi儀yi價jia格ge就jiu越yue高gao。LAB6000、LA2000係列邏輯分析儀特有的Timing-State模式可以很好的自動平衡存儲容量、觀測時間和測量精度的三者關係,運用Timing-State技術可以使邏輯分析儀在相同的存儲容量下同時具有很高測量精度和更長的觀測時間。
觸發方式
相比示波器,邏輯分析儀提供了豐富的觸發模式。除去邊緣觸發外,邏輯分析儀一般都具有針對總線範圍、總線間關係、事件次數等觸發方式。LAB6000、LA2000係列邏輯分析儀還可以對數據進行範圍、=、!=、>、<等比較。同時,LAB6000、LA2000係列邏輯分析儀提供可視觸發、協議觸發、插件觸發、用戶自定義觸發、高速SPI觸發等多種觸發方式。
分析功能
fenxigongnengshiluojifenxiyidezuidaliangdian,yeshiluojifenxiyiqubieyuqitayiqidezhongyaozhibiao。luojifenxiyiduishuruxinhaojinxingshixuhezhuangtaidefenxi。luojifenxiyikeyigengjinyibudetigongzhenduiI2C、SPI、UART、ModBus、1-Wire等的總線分析和SD卡、CF卡等高層協議的分析,針對處理器的反彙編分析等功能。
其他功能
邏輯分析儀提出了數字電路測量平台的概念,在設計之初就融入了頻率計、邏輯筆、總線分析儀、協議分析儀等功能,用戶在一個軟件界麵上實現同時對多種測量的觀察,一機多用,省去用戶重複投資。
邏(luo)輯(ji)分(fen)析(xi)儀(yi)結(jie)合(he)了(le)狀(zhuang)態(tai)分(fen)析(xi)和(he)定(ding)時(shi)分(fen)析(xi)的(de)功(gong)能(neng),是(shi)用(yong)戶(hu)在(zai)開(kai)發(fa)中(zhong)不(bu)可(ke)或(huo)缺(que)的(de)強(qiang)大(da)調(tiao)試(shi)工(gong)具(ju)。了(le)解(jie)了(le)這(zhe)些(xie)基(ji)礎(chu)知(zhi)識(shi),用(yong)戶(hu)就(jiu)可(ke)以(yi)滿(man)懷(huai)信(xin)心(xin)地(di)運(yun)用(yong)邏(luo)輯(ji)分(fen)析(xi)儀(yi)來(lai)進(jin)行(xing)數(shu)字(zi)輔(fu)助(zhu)開(kai)發(fa)和(he)排(pai)錯(cuo),從(cong)而(er)很(hen)好(hao)地(di)縮(suo)短(duan)了(le)研(yan)發(fa)周(zhou)期(qi),更(geng)快(kuai)研(yan)發(fa)出(chu)優(you)質(zhi)的(de)產(chan)品(pin)。
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