邏輯分析儀的存儲(chǔ)技術(shù)和使用注意事項(xiàng)

邏輯分析儀為檢驗(yàn)和調(diào)試復(fù)雜的數(shù)字電路提供了理想的工具。邏輯分析儀和示波器之間最明顯的差異是通道數(shù)量。邏輯分析儀的通道數(shù)量在34條到幾百條、甚至幾千條之間，而典型示波器只有2～4條通道。

一個(gè)更本質(zhì)的差別是邏輯分析儀采集信號(hào)的方式不同于示波器。示波器一般使用8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）對(duì)信號(hào)采樣，在示波器顯示屏上真實(shí)地復(fù)現(xiàn)信號(hào)及其所有細(xì)微的模擬特點(diǎn)。邏輯分析儀則只是把輸入信號(hào)與用戶自定義門限進(jìn)行比較。如果信號(hào)大于門限，那么把它視為邏輯1；如果信號(hào)低于門限，那么把它視為邏輯0。由于采集方法具有本質(zhì)差別，因此同一個(gè)脈沖會(huì)以不同的方式顯示，

示波器和邏輯分析儀之間的另一個(gè)差別是觸發(fā)。示波器提供了以分離異常模擬特點(diǎn)（毛刺、欠幅脈沖、轉(zhuǎn)換速率等）為重點(diǎn)的基本觸發(fā)模式以及基本數(shù)字條件，如建立時(shí)間/保持時(shí)間違規(guī)或在兩條或四條輸入通道上定義的一個(gè)邏輯碼型。邏輯分析儀則提供了廣泛的邏輯資源，如各種字比較器、計(jì)數(shù)器和定時(shí)器，用戶可以定義復(fù)雜的多狀態(tài)IF-THEN-ELSE型觸發(fā)，在復(fù)雜的系統(tǒng)環(huán)境中分離問題。邏輯分析儀還擁有全面的一系列微處理器支持套件。這些套件一般會(huì)提供硬件單元和軟件單元。硬件與前端的微處理器總線建立物理連接，軟件則把采集反匯編成可讀的軟件執(zhí)行。

邏輯分析儀的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是它能夠在一臺(tái)儀器上監(jiān)測(cè)與時(shí)間相關(guān)多條系統(tǒng)總線。例如，設(shè)計(jì)人員可能想追蹤前端總線的軟件執(zhí)行情況，同時(shí)讀寫存儲(chǔ)器。邏輯分析儀的擴(kuò)展能力使其成為要求廣泛的查看能力、高級(jí)觸發(fā)和軟件分析的復(fù)雜應(yīng)用的理想選擇。

現(xiàn)代邏輯分析儀存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的帶寬大多都非常巨大，例如廣州致遠(yuǎn)電子有限公司的LAB6052邏輯分析儀的存儲(chǔ)帶寬為500MSps×32bit即16Gbps，而無論是數(shù)據(jù)傳輸（USB2.0數(shù)據(jù)速率為480Mbps）還是數(shù)據(jù)分析（PC軟件）過程，都無法實(shí)時(shí)完成，因此，邏輯分析儀只能將數(shù)據(jù)先暫存在存儲(chǔ)器中，然后再交給分析器分析。

如果需要不間斷的捕捉數(shù)據(jù)流，則要求邏輯分析儀有足夠大的存儲(chǔ)器以便記錄整個(gè)事件。存儲(chǔ)深度與采樣速度密切相關(guān)，您所需要的存儲(chǔ)深度取決于要測(cè)量的總時(shí)間跨度和所要求的時(shí)間分辨率，單次測(cè)量的時(shí)間越長(zhǎng)、采樣頻率越高所需求的存儲(chǔ)深度就越大。

在傳統(tǒng)模式下，存儲(chǔ)深度×采樣分辨率=采樣時(shí)間，這意味著在保證采樣分辨率的前提下，大的存儲(chǔ)深度直接提高了單次采樣時(shí)間，即能觀察分析更多的波形數(shù)據(jù)；而在保證采樣時(shí)間的條件下，則可以提高采樣頻率，觀察到更真實(shí)的信號(hào)。

傳統(tǒng)存儲(chǔ)模式

通常，邏輯分析儀可以分為定時(shí)（Timing）分析儀和狀態(tài)（State）分析儀兩類。定時(shí)分析儀是采用內(nèi)部高速時(shí)鐘控制記錄數(shù)據(jù)，與被測(cè)系統(tǒng)異步工作，因此，其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是按照內(nèi)部采樣時(shí)鐘節(jié)拍進(jìn)行的，采樣時(shí)鐘越高，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)帶寬就越大，單次采樣的時(shí)間直接由采樣時(shí)鐘和存儲(chǔ)容量決定。例如一個(gè)每通道2Mbit存儲(chǔ)深度的邏輯分析儀在500MHz的采樣時(shí)鐘條件下的單次采樣時(shí)間為2097152×2ns即4.2ms。狀態(tài)分析儀則是使用被測(cè)系統(tǒng)的時(shí)鐘來控制記錄數(shù)據(jù)，與被測(cè)系統(tǒng)同步工作，通常用于檢查系統(tǒng)時(shí)鐘作用下總線上的狀態(tài)信息，在這種模式下，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)也是按照被測(cè)系統(tǒng)的時(shí)鐘節(jié)拍進(jìn)行的。

無論是定時(shí)模式還是狀態(tài)模式，存儲(chǔ)控制單元都沒有對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理，因此存儲(chǔ)器的利用率是沒有得到任何改善的。

如何高效利用存儲(chǔ)器

邏輯分析儀的儲(chǔ)存深度是有限的，那么如何充分利用這有限的存儲(chǔ)空間來觀察分析盡可能多的數(shù)據(jù)呢？正確的觸發(fā)條件可以快速定位目標(biāo)數(shù)據(jù)并減少數(shù)據(jù)查找過程，同時(shí)因?yàn)槟苤苯哟鎯?chǔ)需要分析的數(shù)據(jù)，也就是間接的提高了存儲(chǔ)空間的利用率。

數(shù)據(jù)壓縮----Timing-State跳變存儲(chǔ)技術(shù)

從推出邏輯分析儀開始，Timing-State模式就可以看作是利用一種數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)來達(dá)到延長(zhǎng)記錄時(shí)間的目的，其理論最大壓縮比為無窮大，在存儲(chǔ)容量不變的條件下，極大的提高了記錄時(shí)間。

看一個(gè)應(yīng)用：在某些特殊場(chǎng)合，信號(hào)線上的數(shù)據(jù)變化速率跨度較大，因?yàn)橛懈咚贁?shù)據(jù)的存在，采樣頻率必須盡可能的高，這像是一把雙刃劍，在提高了采樣分辨率的同時(shí)減少了單次采樣的記錄時(shí)間。比如UART數(shù)據(jù)，在大多數(shù)時(shí)刻，信號(hào)線上是處于空閑狀態(tài)的，只有在極少數(shù)情況下才會(huì)有數(shù)據(jù)。如果使用普通存儲(chǔ)模式，邏輯分析儀只能存儲(chǔ)觸發(fā)點(diǎn)前后很少的數(shù)據(jù)，這是因?yàn)樵诳臻e時(shí)長(zhǎng)時(shí)間不變的信號(hào)會(huì)迅速填充滿存儲(chǔ)器。而如果采用跳變存儲(chǔ)技術(shù)，在空閑時(shí)因?yàn)樾盘?hào)線上沒有跳變信號(hào)，所以并不占用存儲(chǔ)空間，這樣總的存儲(chǔ)時(shí)間就會(huì)提高。

責(zé)任編輯：gt