逻辑分析仪_从入门到精通讲座_3_逻辑分析仪的存储
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什么是逻辑分析仪?逻辑分析仪的参数、使用步骤和优势由于电路的进展是从模拟进展到数字这样的过程,因此测量工具的进展也遵循了这个挨次。
现在提到测量,首先我们想到的是示波器,尤其是一些老工程师,他们对示波器的认知度特别高。
而规律分析仪是一种新型测量工具,是随着单片机技术进展而进展起来的,特别适合单片机这类数字系统的测量分析,而通信方面的分析中,比示波器要更加便利和强大。
一个待测信号使用10MHZ采样率的规律分析仪去采集的话,假如阈值电压是1.5V,那么在测量的时候,规律分析仪就会每100ns 采集一个样点,并且超过1.5V认为是高电平(规律1),低于1.5V认为是低电平(规律0)。
而后呢,规律分析仪会用描点法将波形连起来,工程师就可以在这个连续的波形中查看到规律分析仪还原的待测信号,从而查找特别之处。
规律分析仪和示波器都是还原信号的,示波器前端有ADC,再加上还原算法,可以实现模拟信号的还原。
而规律分析仪只针对数字信号,不需要ADC,不需要特别算法,就用最简洁的连点就可以了。
此外,示波器往往是台式的,波形显示在示波器本身的显示屏上,而规律分析仪当前大多数是和PC端的上位机软件结合的,在电脑上直接显示波形。
如图1所示,是一款规律分析仪的实物图,采样率为500M,16个通道,采样深度硬件深度为32M,经过压缩算法,最多可以实现每通道5G的存储深度,图2是规律分析仪的上位机软件。
图1规律分析仪实物图图2规律分析仪上位机软件1、规律分析仪的参数规律分析仪有三个重要参数:阈值电压、采样率和采样深度。
阈值电压:区分凹凸电平的间隔。
规律分析仪和单片机都是数字电路,它在读取外部信号的时候,多高电压识别成高电平,多高电压识别成低电平是有肯定限制的。
比如一款规律分析仪,阈值电压是:0.7~1.4V,那么当它采集外部的数字电路信号的时候,高于1.4V识别为高电平,低于0.7V识别为低电平。
采样率:每秒钟采集信号的次数。
比如一个规律分析仪的最大采样率是100M,那么也就是说他一秒钟可以采集100M个样点,即每10ns采集一个样点,并且高于阈值电压的认定为高电平,低于阈值电压的认定为低电平。
什么是逻辑分析仪的“存储”1.1 什么是逻辑分析仪逻辑分析仪是分析数字系统逻辑关系的仪器,属于数据域测试仪器中的一种总线分析仪,对复杂的数字系统的测试和分析十分有效。
逻辑分析仪是利用时钟从测试设备上采集和显示数字信号的仪器,最主要作用在于时序判定。
逻辑分析仪采集信号并不能像示波器一样有许多的电压等级,通常只有两个值,即逻辑“1”和逻辑“0”。
设定了阈值电压后,逻辑分析仪将被测信号通过高速比较器与阈值电压进行比较,高于阈值电压者为逻辑“1”,低于阈值电压者为逻辑“0”,这样即形成了数字波形。
1.2 什么是逻辑分析仪的“存储”我们常用“存储深度”这一参数来描述示波器或逻辑分析仪的存储,存储就是将采集到的信息储存起来,便于进行分析、显示。
那什么是“存储深度”呢?存储深度在数学上的表达形式:存储深度(pts)=采样率(Sa/s)×采样时间(s)可以很直观的看出,存储深度确定的情况下,采样率与采样时间成反比。
如果存储深度不够,在要求保持高采样率的场合,那么所采集到的波形时间必定会变短。
存储深度越高,一次性记录的波形时间就越长,所以深存储在长时间测量高带宽信号时特别有用。
存储模式逻辑分析仪的常见存储模式有两种:实时存储模式和常规存储模式。
1. 实时存储“实时”即在采集的同时进行存储,采集的数据直接通过USB线传输到PC端进行存储及处理,这种方式常见于台式记录仪。
如图错误!文档中没有指定样式的文字。
.1所示。
图错误!文档中没有指定样式的文字。
.1 实时存储因为没有中间介质进行缓冲,所以这种方式受传输带宽、硬盘读写速度、信号处理速度等的影响较大,一般只适用于频率较低的信号采样。
2. 常规存储常规存储与实时存储的区别在于,采集到的信号先传输到存储设备,待采集完成后再从存储设备中读取到PC端,即整个过程分成了两步:采集端—存储设备,存储设备—PC。
大部分虚拟逻辑分析仪均采用这种存储模式,因为高速采样时带宽非常大,无法做到实时传输,因此只能将数据暂存到存储器上,等待采样完成后再慢慢上传到PC端进行数据分析处理。
如何高效利用存储器众所周知,逻辑分析仪的存储深度是有限的,那么如何充分利用有限的存储空间来记录分析更多的数据呢?1.压缩存储(跳变存储)从推出逻辑分析仪开始,致远电子就采用了创新的Timing-State模式,该模式可以看作是利用数据压缩及时来达到延长记录时间的目的。
在最大压缩比为无穷大,且在存储容量不变的条件下极大的提高了记录时间。
另外在某些特殊场合,如传输UART数据时,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。
如果使用普通的存储模式,逻辑分析仪只能存储触发点前后很少的数据,其他存储空间都被长时间不变的信号占用。
而如果采用压缩存储技术,在空闲没跳变信号时,不占用存储空间,这样存储空间就会被更好的利用。
2.条件存储在某些复杂的系统环境中,总线上会不断的传输高速数据,要记录这些数据,要么扩大存储容量,要么只有当需要存储数据出现的时候才开始存储,而其他数据看作是无用的。
在LAB6000系列逻辑分析仪中,加入独具特色的条件存储技术,最初的设计是为了减少工程师分析复杂系统的难度。
合理的设置可以让工程师只看自己关心的数据,这样既提高了工程师的效率,同时也节约了存储空间。
介绍了那么多,最关键是如何设置实现条件存储呢?比如一个最典型的MCU对外设的读写操作过程,当测试某一外设时,通常只关心对该外设的读写操作,而对MCU与其他外设的数据交换并不需要。
这时就可以使用带使能控制的采样方式。
这个是利用chipselect信号作为使能标志。
LAB6000系列逻辑分析仪可以针对使能标志来存储数据,对于使能无效的时间内,只记录时间信息,不记录数据。
除此之外,可能大家还会有疑问。
这是刚好有个外部使能信号可以使用,那如果没有类似于chipselect信号的数字系统该怎么条件存储呢?在我们致远电子LAB6000系列中触发概念也有所扩展,不再单指一个数据标记,它还可以和存储器的动作关联起来,用于控制暂停或停止记录数据。
逻辑分析仪的原理结构逻辑分析仪是一种能够分析和显示数字电路信号的测试仪器。
在数字电路领域,逻辑分析仪是不可或缺的测试工具之一。
本文将介绍逻辑分析仪的原理结构。
原理逻辑分析仪主要基于时序采样分析原理,可以将所测信号数字化后进行采样处理,最后将结果以图形的形式显示出来。
逻辑分析仪测量的信号主要分为两类:同步信号和异步信号。
同步信号是由某种时钟信号控制的,可以通过某个确定的运算周期来反映出输入信号的状态。
而异步信号是不被时钟信号控制的,其运算周期不确定,需要逻辑分析仪进行异步采样处理。
逻辑分析仪可以采集高速的数字信号,同时可以通过外接时钟进行同步输入采样,使得采样更加准确。
逻辑分析仪的适用范围非常广泛,主要包括数字电路设计、数字通信、计算机系统、工业控制等领域。
结构逻辑分析仪主要由以下几个部分组成:1. 采集模块逻辑分析仪的采集模块主要负责将待测信号采集下来,采样的时钟通常由外部时钟源控制。
采样率是一个很关键的参数,它表明逻辑分析仪采样的速度有多快。
采样率越高,逻辑分析仪测量的范围越广,也就是能够分析的信号频率越高。
不过,采样率也会带来困难。
当处理高速信号时,采样率的高低对分析结果的准确性有很大影响。
2. 存储器因为采样离散化后的数据需要进行后续的分析处理,所以逻辑分析仪需要使用存储器来存储采集到的数据。
存储器有两种类型:静态RAM和动态RAM。
静态RAM存取速度较快,但功耗较高,而动态RAM则快速而低功耗。
存储器的大小也是一个关键因素。
存储器越大,逻辑分析仪能够存储的数据量就越大。
3. 分析模块逻辑分析仪的分析模块主要负责将采集到的数据进行分析处理。
分析的方式主要有以下几种:•时序分析:逻辑分析仪会根据采样率将信号离散化,然后对信号进行时序分析,以确定每种信号逻辑状态的出现时间。
•协议分析:协议分析是对通信协议进行分析,以确定信号包含的具体信息。
该功能的实现通常需要设备具有模板匹配的能力。
•时序和状态分析:通过获取时序和状态信息进行数据分析,可以在整个系统中发现异常状态,以便后续进行准确的问题定位和解决。