1多輸入測(cè)量

一般的示波器只有兩路通道輸入，對(duì)于需要多個(gè)通道輸入的測(cè)量（如常用的SPI、SSI、Microwire等）就顯得無(wú)能為力了，但邏輯分析儀一般都有16個(gè)通道以上的輸入，可以輕松應(yīng)付多通道輸入的測(cè)量。SPI通訊通常由CS，SCK，SI，SO四個(gè)信號(hào)組成，SPI接口的芯片應(yīng)用廣泛，有E2PROM，I/O擴(kuò)展，復(fù)位芯片，USB接口等，在日常電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中使用非常廣泛。圖1為使用邏輯分析儀對(duì)SPI總線進(jìn)行測(cè)量的結(jié)果。

圖1 SPI測(cè)量結(jié)果

從圖1中可以十分明了的觀測(cè)SPI通訊中收發(fā)數(shù)據(jù)與時(shí)鐘及片選的關(guān)系。不但在測(cè)量中可以使用邏輯分析儀對(duì)多個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，平時(shí)可以用來(lái)當(dāng)做多輸入邏輯示波器使用，對(duì)輸入的電平隨時(shí)觀察。

2總線時(shí)序測(cè)量

對(duì)于一個(gè)微處理器系統(tǒng)的開發(fā)，很多時(shí)候難免需要外擴(kuò)一些器件（如RAM，F(xiàn)lash，USB接口芯片等）以增加功能。在開發(fā)中經(jīng)常都遇到這樣一個(gè)問(wèn)題，為了獲取更高的性能讓微處理器跑在比較高的時(shí)鐘上，但當(dāng)微處理器時(shí)鐘上去以后常常會(huì)出現(xiàn)一些莫名其妙的問(wèn)題，其中很大的一部分問(wèn)題都是出在數(shù)據(jù)總線的建立和保持時(shí)間是否滿足器件的時(shí)序要求。

以下以PHILIPS LPC22XX系列操作總線來(lái)說(shuō)明邏輯分析儀在總線時(shí)序測(cè)量上的使用。當(dāng)使用LPC22xx外擴(kuò)SST39VF160-90的flash芯片時(shí)，如何才能使微處理器獲得最好的性能。圖2為SST39VF160-90芯片的讀時(shí)序要求，其動(dòng)態(tài)特性參數(shù)表1所示。

圖2SST39VF160讀時(shí)序

表1.1 SST39VF160動(dòng)態(tài)特性

從表1.1中可以得出TRC、TCE、TAA、TCHZ(TOHZ)對(duì)正常讀取數(shù)據(jù)起著關(guān)鍵作用。當(dāng)TRC、TCE、TAA不能滿足時(shí)序要求時(shí)，讀取的數(shù)據(jù)就會(huì)出錯(cuò)。當(dāng)TCHZ(TOHZ)操作不滿足時(shí)序要求時(shí)，就會(huì)引起總線的沖突，不但會(huì)造成數(shù)據(jù)出錯(cuò)，同時(shí)也會(huì)給硬件帶來(lái)?yè)p害。因?yàn)樵?a target="_blank">ARM架構(gòu)中OE和CE是一起輸出，所以TOE就可以忽略了。

圖3所示為L(zhǎng)PC22xx讀取外部Flash的實(shí)際時(shí)序。可以十分容易的測(cè)量出微控制器操作flash的時(shí)序是否符合要求。其中TRC讀取周期為 130ns，滿足flash器件的最小要求90ns。TCHZ(TOHZ)為40ns也滿足了flash的要求。這樣就保證了程序的可靠運(yùn)行了，同時(shí)也知道微控制器讀取flash的速度還可以配置得更快一些，從而可以加快系統(tǒng)的運(yùn)行速度。

圖3PHILIPS ARM7讀取外部Flash時(shí)序

當(dāng)使用總線方式外擴(kuò)功能芯片時(shí)，時(shí)序的配合的問(wèn)題就顯得更加突出，使用邏輯分析儀對(duì)總線時(shí)序進(jìn)行分析就顯得更加重要了，同時(shí)也是系統(tǒng)正常運(yùn)行的有力保證。

3觸發(fā)功能

功能完善的觸發(fā)設(shè)置是邏輯分析儀的一大特色，與示波器只能觸發(fā)電平和邊沿的觸發(fā)相比，邏輯分析儀設(shè)置的觸發(fā)方式可以說(shuō)是五花八門、多種多樣。一個(gè)完善的邏輯分析儀應(yīng)具備以下的觸發(fā)設(shè)置，如表1.2所示。

表1.2 邏輯分析儀常用觸發(fā)方式

利用上述的觸發(fā)方式，可以很輕松的把隱藏在大量的信息中的bug查找出來(lái)。以上的觸發(fā)方式是常為使用的邏輯分析儀觸發(fā)方式，對(duì)于一些難以用上述觸發(fā)方式來(lái)描述的觸發(fā)功能，在高檔的邏輯分析儀中還提供如可視觸發(fā)、語(yǔ)言描述等觸發(fā)控制方式。

4分析功能

示波器的分析功能只是針對(duì)輸入通道進(jìn)行頻率、占空比、峰峰值等單一的通道進(jìn)行測(cè)量。而邏輯分析儀則可以針對(duì)一個(gè)或多個(gè)輸入通道進(jìn)行時(shí)序和狀態(tài)的分析。對(duì)于單片機(jī)UART發(fā)出的數(shù)據(jù)，使用示波器和邏輯分析儀都可以對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，如圖4為示波器測(cè)量的結(jié)果，可以觀測(cè)到UART的高低電平時(shí)間，但數(shù)據(jù)是什么就無(wú)從而知了。

圖4示波器測(cè)量UART結(jié)果

對(duì)一個(gè)信號(hào)使用邏輯分析儀進(jìn)行測(cè)量比較，如圖5所示。邏輯分析儀除了可以測(cè)量出UART的高低電平時(shí)間外，還可以通過(guò)插件的形式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。只要輸入U(xiǎn)ART的參數(shù)，邏輯分析儀即可對(duì)UART傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并把結(jié)果顯示出來(lái)，讓開發(fā)工程師可以更加直觀的知道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。

圖5邏輯分析儀測(cè)量UART結(jié)果

UART測(cè)量只是在應(yīng)用邏輯分析儀中一個(gè)很小的例子，功能強(qiáng)大的邏輯分析儀除了能夠針對(duì)總線電平傳輸（如UART、I2C、SPI、SSI、Microwire、1－wire等）進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換分析外，更應(yīng)具有協(xié)議分析和輔助開發(fā)的功能。

高級(jí)的邏輯分析儀除了能對(duì)總線電平傳輸進(jìn)行分析外，還可以對(duì)一些高級(jí)的協(xié)議進(jìn)行分析，如SD/MMC卡SPI模式協(xié)議分析、CF卡TrueIDE模式協(xié)議分析、MODBus協(xié)議分析等。在開發(fā)的工程中可以更加直觀的對(duì)協(xié)議進(jìn)行觀測(cè)如圖6為SD卡傳輸?shù)膮f(xié)議分析。

圖6 SD卡協(xié)議分析

圖6中CS、SCK、MOSI、MISO為原通訊數(shù)據(jù)，DataIn、DataOut為進(jìn)行SPI總線分析的結(jié)果，InCmd、OutCmd為進(jìn)行協(xié)議分析的結(jié)果。

5查錯(cuò)功能

利用邏輯分析儀強(qiáng)大的觸發(fā)功能來(lái)進(jìn)行錯(cuò)誤捕獲。例如，以80C51單片機(jī)為例子，當(dāng)程序跑到非用戶程序區(qū)時(shí)，單片機(jī)使用PSEN對(duì)外部程序進(jìn)行取指，使用邏輯分析儀可以設(shè)置觸發(fā)條件，當(dāng)使用PSEN對(duì)外部程序進(jìn)行取指時(shí)進(jìn)行記錄，把出錯(cuò)情況前后的狀態(tài)記錄下來(lái)進(jìn)行分析，查找出錯(cuò)原因。

如80C51的取指范圍正確為0x0000~0x3fff，則當(dāng)對(duì)0x3fff以上地址進(jìn)行取指時(shí)為程序跑飛。利用邏輯分析儀高級(jí)觸發(fā)功能，設(shè)置的條件為地址總線>0x3fff和PSEN下降沿。當(dāng)單片機(jī)對(duì)0x3fff以上地址取指時(shí)，邏輯分析儀就開始記錄出錯(cuò)狀態(tài)了。