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逻辑分析仪基础知识(二)

2020.9.28

定时分析仪对输入通道进行采样时,该通道信号或者是高电平或者是低电平。如果在进行某一采样时该通道处于某种状态(高或低),而在进行下一采样时变成了相反的状态,则分析仪可以“知道”输入信号已在这两个采样之间的某个时候发生了跳变。但它不知道具体在何时,因此它将跳变点放在了后一个采样上,如下图所示。

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图3  定时分析采样精度(不确定度)

对于跳变实际上是在何时发生以及分析仪何时显示跳变,存在着某种含糊性。假如跳变是在前一个采样点之后立即发生的,这种不确定性最多也就是一个采样周期。不过对于这种方法,在精度和总采样时间之间也存在着一种折衷。请记住,每个采样点都只使用一个存储位置。因此,精度越高(采样频率越高),采样周期越短。

触发定时分析仪:

在测量中的某些点,逻辑分析仪必须了解何时采集(存储)流经其内存的数据。这些点叫做触发点。
使分析仪触发的一种方法是:相应地配置分析仪,使之从一组信号(总线)中查找上限或下限码型,或者查找单个信号的上升或下降时钟沿。当分析仪在数据中发现指定的码型或时钟沿时,它便触发。

码型触发:

码型触发用于在总线上查找特定的上限和下限码型。您可以指定不同的标准,如等于、不等于、在或不在某个范围内或者大于/小于。

示例:拥有一条包含 8 条信号线的总线。配置了简单触发 以指定分析仪在输入数据等于“AA”码型时触发。
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图4  码型触发

为了更便于某些用户的使用,大多数分析仪上的触发点不仅可以用十六进制进行设置,还可以用二进制(1 和 0)、八进制、ASCII 或十进制进行设置。例如,十六进制触发值 AA 还可以设置为等价的二进制触发值 1010 1010。但是,在 16、24、32 或 64 位宽的总线上查找时,使用十六进制设置触发点尤其有帮助。

时钟沿触发:

时钟沿触发对于习惯使用示波器的用户来说是一个很熟悉的概念。调整示波器上的“trigger level”(触发电平)旋钮时,可以将其视为设置电压比较仪的电平:当输入电压超过该电平时,电压比较仪会告知示波器触发。定时分析仪的时钟沿触发大体上与此相同,只不过将触发电平预先设置成了一个逻辑阈值。

许多逻辑设备依赖于电平,而这些设备的时钟和控制信号却往往受时钟沿的影响。通过时钟沿触发,可以在对设备进行定时的同时开始采集数据。

示例:试想一个未正确移位数据的时钟沿触发移位寄存器。是数据有问题还是时钟沿有问题?为检测设备,我们需要在对其进行定时的同时检验数据(基于时钟沿)。可以告知分析仪在出现时钟沿时(无论上升或下降)采集数据并获取移位寄存器的所有输出。

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图5  边沿触发

跳变定时:

在 Transitional / Store qualified(跳变/存储限定)定时模式中,定时分析仪将定期对数据进行采样,但只有当阈电压电平中存在信号转变时才存储数据。每当定义的总线/信号(未排除的)中的任何位发生转变时,都要存储所有通道上的数据。为每个存储数据样本存储一个时间标签,这样稍后就可以重新构建和显示测量。

通常,各个采样点不会发生转变。下面将用时间标签 2、5、7 和 14 来举例说明。当确实发生转变时,为每个转变存储两个样本。因此,存储 1K 的转变,就会带有 2K 内存的样本。必须去除一个起始点必需的转变才能使存储的最小转变量达到 1023。

如果转变发生的速率很快,例如每个采样点都有一个转变,那么如下图中的时间标签 17 至 21 所示,只为每个转变存储一个样本。如果整个跟踪过程始终保持这种状况,那么存储的转变数量为 2K 样本。此外,必须去除起始点样本,这样才能使存储的最大跳变量不超过 2047。

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图6  跳变定时的数据存储

大多数情况下,当最小转变量和最大转变量都存在时会存储跳变时序跟踪。因此,在此例中存储的实际转变量将在 1023 和 2047 之间。

跳变定时注意事项:

检测到时钟沿时,在分配给定时分析仪的所有通道中存储两个样本。如果在时钟沿检测器重置之前出现第二个时钟沿(在第一个时钟沿后),为避免数据丢失需要两个样本。

在跳变定时中,每个序列步骤只有 2 个分支。在跳变时序中,只有一个全局计数器可用。
跳变时序需要有时间标签才能重建数据。通过将时间标签与内存中的测量数据交叉可存储时间标签。

 默认情况下,分析仪将查找为逻辑分析仪模块定义的所有总线/信号上的转变。但是,为增加可用内存深度和采集时间,可以在高级触发中选择不存储某些总线/信号转变(如将无用信息添加到测量中的时钟或选通脉冲信号)。

运行测量时,无论总线/信号是否定义或是否分配给逻辑分析仪通道,都将在所有这些通道上采集数据。在跳变时序模式中,如果定义的 总线/信号(未排除的)上存在转变,将保存采集的样本。

运行跳变时序测量后,如果为以前未分配的逻辑分析仪通道定义新的总线/信号,那么将显示在这些通道上采集的数据,但是不可能存储这些总线/信号上的所有转变;显示的数据好似新的总线/信号在运行测量前就已经被排除了。

在跳变时序中,不需要预先存储数据(触发前获得的样本)。因此,与状态模式非常相似的是,触发位置(起始/中心/结束)表明触发后样本占用内存的百分比。触发前获得/显示的样本数量在不同的测量中会有所变化。


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