使用邏輯分析儀調(diào)試定時(shí)問(wèn)題

使用邏輯分析儀調(diào)試定時(shí)問(wèn)題
應(yīng)用文章
介紹 在調(diào)試和驗(yàn)證過(guò)程中，大部分?jǐn)?shù)字故障可以追溯到信號(hào)
完整性問(wèn)題。在理想世界中，所有的信號(hào)應(yīng)該是未受損
在今天的數(shù)字世界，嵌入式系統(tǒng)比以往任何時(shí)候都更為
的。模擬信號(hào)的上升和下降沿是干凈的，沒(méi)有抖動(dòng)。數(shù)
復(fù)雜。使用速度更快、功耗更低的設(shè)備和功能更強(qiáng)大的
字信號(hào)應(yīng)該是干凈的、快速跳變的、穩(wěn)定的、有效的邏
邏輯，使得需要考慮信號(hào)完整性問(wèn)題。同時(shí)，隨著系統(tǒng)
輯電平、準(zhǔn)確的時(shí)間位置、且沒(méi)有瞬態(tài)變化。然而，隨
速度不斷提高，很可能出現(xiàn)信號(hào)完整性的問(wèn)題。
著數(shù)據(jù)傳輸速率增加，接近這種理想信號(hào)變得越來(lái)越困
難了。應(yīng)用文章
在快速的時(shí)鐘頻率和快速邊沿速率，每一個(gè)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)變
得很重要。許多變化都會(huì)影響信號(hào)完整性，如：信號(hào)路
徑的設(shè)計(jì)，電路板疊層，傳輸線的影響以及功率分配。
鑒于所有這些變化，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行信號(hào)完整性問(wèn)題驗(yàn)證
是不可避免的。
當(dāng)這些問(wèn)題出現(xiàn)，很可能會(huì)遇到數(shù)字形式的信號(hào)完整性
問(wèn)題。也就是說(shuō)，在總線或設(shè)備輸出的二進(jìn)制信號(hào)將會(huì)
有錯(cuò)誤的數(shù)值。這些錯(cuò)誤可能會(huì)在邏輯分析儀的波形或
定時(shí)分析視圖中顯示，這些錯(cuò)誤可能出現(xiàn)狀態(tài)層面、甚
至協(xié)議層問(wèn)題。通常都是與時(shí)間有關(guān)的數(shù)字域問(wèn)題?？?br/>探測(cè)點(diǎn)
線競(jìng)爭(zhēng)、建立和保持違規(guī)、亞穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象等問(wèn)題是數(shù)字域
的常見(jiàn)問(wèn)題。所有這些問(wèn)題都可能導(dǎo)致總線或設(shè)備的輸 圖1. 在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不同的探針點(diǎn)實(shí)例。
出不穩(wěn)定的信號(hào)。
模擬域存在的問(wèn)題，如：低幅度信號(hào)、緩慢或快速轉(zhuǎn)換 探測(cè)的考慮
時(shí)間、毛刺、串?dāng)_和噪聲通常都與 電路板或信號(hào)終端 具有良好的探測(cè)點(diǎn)在整個(gè)設(shè)計(jì)中成功解決問(wèn)題具有至關(guān)
的設(shè)計(jì)息息相關(guān)。顯然，數(shù)字和模擬信號(hào)完整性問(wèn)題是 重要的作用。有了良好的探測(cè)您的信號(hào)，可以把不同位
相互關(guān)聯(lián)的。例如，在數(shù)字環(huán)境中，輸入一個(gè)緩慢的上 置的信號(hào)定時(shí)問(wèn)題相關(guān)起來(lái)，查看總線的運(yùn)行情況，并
升時(shí)間可能會(huì)導(dǎo)致輸出脈沖被延遲，這個(gè)延遲反過(guò)來(lái)導(dǎo) 分析硬件和軟件接口。探測(cè)是獲取信號(hào)最關(guān)鍵一步，尋
致總線競(jìng)爭(zhēng)。 找根源問(wèn)題第一步就是信號(hào)的探測(cè)。
本應(yīng)用指南將討論如何使用邏輯分析儀特點(diǎn)和功能解決 一旦測(cè)試點(diǎn)已確定，下一步就是確定使用哪些探頭。基
這些定時(shí)有關(guān)的問(wèn)題，以快速、方便地找到設(shè)計(jì)問(wèn)題的 本規(guī)則是: 任何探頭需要準(zhǔn)確地把信號(hào)從被測(cè)電路板上
根源。 傳送到邏輯分析儀的采集系統(tǒng)。在幫助找到系統(tǒng)中的許
多問(wèn)題上，邏輯分析儀的探測(cè)發(fā)揮至關(guān)重要的作用。在
大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)，利用邏輯分析儀測(cè)量信號(hào)時(shí)（特別
是，如果你需要捕獲大量的信號(hào)，如一個(gè)32位地址/數(shù)
據(jù)總線），專用測(cè)試點(diǎn)通常是最實(shí)用的測(cè)量方法。一種
選擇是，在電路板使用方型管腳和通用飛線類型的邏輯
分析儀探頭。提供了邏輯分析儀連接到被測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)
方法，但也存在問(wèn)題，最重要的是，性能將低于其它探
測(cè)方法，因?yàn)樵黾恿朔叫凸苣_的負(fù)載。只要探頭連接，
這中負(fù)載效應(yīng)將永遠(yuǎn)存在，并會(huì)影響電路板的性能(即
使不連接邏輯分析儀)。
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實(shí)際的
上升時(shí)間
被觀測(cè)的上升時(shí)間
(由于大的電容負(fù)載)
圖3. 邏輯分析儀探頭的阻抗影響信號(hào)的上升時(shí)間和定時(shí)測(cè)量。
探頭電容影響信號(hào)邊沿轉(zhuǎn)換時(shí)間，如圖3所示。該邊沿
圖２. D-Max連接器邏輯分析儀探頭
轉(zhuǎn)換速度變慢大約為時(shí)間?t，如圖3所示 。這是為什么
重要？因?yàn)檩^慢的邊沿經(jīng)過(guò)門限邏輯判決電路后，在被
測(cè)系統(tǒng)中引入了錯(cuò)誤的定時(shí)問(wèn)題。隨著時(shí)鐘速率增加，
另一個(gè)選擇是在被測(cè)電路板上安裝Mictor連接器。這種 這是一個(gè)問(wèn)題變得更加嚴(yán)重。探頭電容可以使得被測(cè)系
緊湊的、高密度連接器給邏輯分析儀提供了一種方便的 統(tǒng)定時(shí)分析失真，納秒或亞納秒級(jí)沿到沿的測(cè)量精度不
連接點(diǎn)。另外，Mictor連接器為多組信號(hào)提供了快速、 可靠。
方便的連接，但仍然會(huì)影響高速信號(hào)的運(yùn)行。 泰克提供一系列的探頭，這些探頭提供方型管腳連接，
更高密度的選擇，如D-MaxTM探測(cè)技術(shù)，可以替代提 以及Mictor和D - Max的連接。在所有情況下，這些
供替代傳統(tǒng)Mictor探頭。這些探頭不需要在被測(cè)電路板 探頭提供的非常好的電容性能(電容非常小)。泰克提供
上提供連接器。而是直接與電路板上的焊盤配合。這種 了一系列可靠，值得信賴的探頭，以滿足物理和電特性
探頭的插入部分為螺紋連接，解決了引線電感問(wèn)題，并 測(cè)試需求的幾乎所有的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
且電容負(fù)載減小到大約為0.5pF。此外，該探頭還提供
了單端和差分測(cè)試。這種類型的探頭提供了最高的性能
和最高密度。
除了物理連接，探頭的總?cè)菪载?fù)載性能也是至關(guān)重要的
考慮，高容性負(fù)載可以改變您的系統(tǒng)性能和引入的定時(shí)
問(wèn)題。在高速系統(tǒng)，過(guò)大的探頭電容負(fù)載可能導(dǎo)致被測(cè)
系統(tǒng)(SUT)無(wú)法正常運(yùn)行。因此，盡可能選擇較小的總
電容負(fù)載探頭是至關(guān)重要的?？傠娙葚?fù)載是指由探頭到
被測(cè)電路板端所產(chǎn)生的寄生電容和尖端的衰減電容總
和。
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邏輯分析儀的性能考慮
4GHz 250ps
邏輯分析儀的性能和功能決定了需要多長(zhǎng)時(shí)間找到問(wèn)題 采樣頭 高速定時(shí)
根源。如何正確選擇邏輯分析儀來(lái)滿足您的測(cè)試需求。
需要首先需要理解邏輯分析。
邏輯分析儀的最基本的功能是利用采集的數(shù)據(jù)繪出定時(shí) 500ps
分析圖，如果被測(cè)系統(tǒng)正在運(yùn)行，并且邏輯分析儀的采 深存儲(chǔ)定時(shí)
集設(shè)置正確，邏輯分析儀的定時(shí)功能顯示的數(shù)據(jù)將完全
圖4. 采用兩個(gè)獨(dú)立的采樣器的邏輯分析儀架構(gòu)圖實(shí)例
與設(shè)計(jì)仿真或書(shū)本上的數(shù)據(jù)是一模一樣。但是，這取決
于邏輯分析儀的分辨率(即采樣率)。定時(shí)分析是異步，
即采樣時(shí)鐘與輸入信號(hào)不是同步的(異步的)。采樣率越
任何邏輯分析儀或事實(shí)上任何測(cè)量?jī)x器，你需要的不僅
高，就越可能準(zhǔn)確檢測(cè)到信號(hào)的定時(shí)問(wèn)題(如毛刺)。例
僅是了解儀器的指標(biāo)，更重要的是要考慮如何將所有的
如，泰克TLA系列邏輯分析儀的采樣率為2 GHz，提供
功能和性能結(jié)合起來(lái)，以提高儀器的整體性能。對(duì)于邏
了500 ps分辨率。因此，定時(shí)分析能夠分析顯示在500
輯分析儀，重要的是要理解高分辨率采樣和標(biāo)準(zhǔn)采樣模
ps以內(nèi)的邊緣位置。
式之間的關(guān)系。這兩個(gè)采樣器在邏輯分析儀內(nèi)如何工
為了分析更快的信號(hào)，邏輯分析儀通常提供更高的分辨 作，將大大影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
率采集模式，在觸發(fā)點(diǎn)周圍采集更多的數(shù)據(jù)。TLA系列
今天，邏輯分析儀使用種類型兩個(gè)架構(gòu)。第一種方法使

您好，很高興為您提供幫助。使用邏輯分析儀調(diào)試定時(shí)問(wèn)題是一種常見(jiàn)的電子工程實(shí)踐。邏輯分析儀是一種專業(yè)設(shè)備，它能夠捕獲和分析數(shù)字電路中的信號(hào)，包括時(shí)序信號(hào)，這對(duì)于檢測(cè)和解決定時(shí)相關(guān)的問(wèn)題非常有用。 當(dāng)您遇到定時(shí)問(wèn)題，比如設(shè)備工作不準(zhǔn)確、延遲或者周期不穩(wěn)定等，使用邏輯分析儀的步驟可能包括： 1. **連接設(shè)備**：將邏輯分析儀連接到懷疑存在問(wèn)題的電路或模塊上，確保探針正確地接觸到關(guān)鍵的輸入輸出點(diǎn)。 2. **設(shè)置參數(shù)**：配置邏輯分析儀的采樣率、觸發(fā)條件和時(shí)間窗口，以便捕捉到定時(shí)事件。 3. **運(yùn)行測(cè)試**：運(yùn)行設(shè)備，讓邏輯分析儀實(shí)時(shí)監(jiān)控信號(hào)。觀察信號(hào)波形，查看是否存在預(yù)期的定時(shí)模式。 4. **分析數(shù)據(jù)**：如果發(fā)現(xiàn)異常，如信號(hào)跳變不一致、時(shí)鐘周期偏差等，可以通過(guò)邏輯分析儀的工具來(lái)詳細(xì)分析這些異常。 5. **診斷與修復(fù)**：根據(jù)分析結(jié)果，識(shí)別出導(dǎo)致定時(shí)問(wèn)題的具體原因，可能是硬件故障、軟件編程錯(cuò)誤或是設(shè)計(jì)不合理，然后采取相應(yīng)的修復(fù)措施。 請(qǐng)確保在操作過(guò)程中遵循安全規(guī)程，并在必要時(shí)尋求專業(yè)的電氣工程師協(xié)助，以確保調(diào)試過(guò)程順利且避免潛在風(fēng)險(xiǎn)。希望這些信息對(duì)您有所幫助！如有其他問(wèn)題，請(qǐng)隨時(shí)提問(wèn)。