定時錯誤調(diào)試應(yīng)用指南

應(yīng)用文章
定時錯誤調(diào)試
新設(shè)計帶來新問題
隨著高速總線、子系統(tǒng)和邏輯系列的結(jié)合，新型數(shù)字設(shè)備的功能日益強大。但同時其結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，對信號的質(zhì)量
更加敏感，排除故障的時間更長。緊張的日程安排沒有為調(diào)試工作留出額外的時間。有鑒于此，本文介紹了如何更充分
地利用邏輯分析儀和示波器的功能，提高故障排除的速度。
簡介
今天的產(chǎn)品設(shè)計使調(diào)試更加困難，因為有更多的因素可能 快速邊沿還會加重串?dāng)_。在以前的設(shè)計中，您可能很自然
出錯。以高頻總線為例。高頻總線的高速數(shù)字邊沿對信號 地追求電路板布線的穩(wěn)定性。然而，較高的邊沿速率可使
的完整性十分敏感。即使您的設(shè)備沒有使用更快的時鐘， 其起到傳輸線的作用而收發(fā)干擾。邊沿速率越高，所產(chǎn)生
高頻總線也可能引發(fā)問題。今天的邏輯系列甚至能以較低 的瞬態(tài)電流也越大。這些瞬變電流產(chǎn)生的動態(tài)電流會導(dǎo)致
的時鐘速率引入高速數(shù)字邊沿速率。 地彈效應(yīng)和配電偽差?？焖龠呇毓收显谛盘栔型ǔ１憩F(xiàn)為
間歇性毛刺。定時錯誤調(diào)試
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在解決這類問題之前，應(yīng)先確定問題導(dǎo)致的結(jié)果，了解其
特點，然后從源頭確定起因。
其他導(dǎo)致項目中止的原因包括定時違例、驅(qū)動器錯誤和競
爭狀態(tài)。所有這些問題都會在狀態(tài)機邏輯中造成類似故障。
另外，它們在任何電路中都可能發(fā)生。由于在捕獲信號時
這些問題可能發(fā)生，但也可能不發(fā)生，因此解決起來格外
困難。
本文將討論幾種節(jié)省時間的技巧，幫助您在處理快速邊沿
影響和間歇性問題時提高數(shù)字調(diào)試階段的效率。
圖1.Tektronix DPO 示波器可以最大程度地捕獲難以捕捉的毛刺和其他偶發(fā)
技巧 1：尋找毛刺
事件。
什么是毛刺？
如果您的設(shè)備出現(xiàn)故障，則開始排除故障的一種好辦法便
是檢查毛刺。毛刺是非常窄的脈沖，系統(tǒng)可能將其解釋為
邏輯變化，但也可能不會。多數(shù)問題在一個或多個信號中
都表現(xiàn)為毛刺。毛刺對系統(tǒng)運行的影響是無法預(yù)測的。毛
刺可能是多種設(shè)備故障（包括競爭狀態(tài)、終接錯誤、驅(qū)動
器錯誤、定時違例和串?dāng)_）的最初征兆。
問題定位
由于毛刺造成的問題通常是間歇性的，因此解決起來可能
十分困難。一種可靠的方法是，將傳統(tǒng)的“自上而下”故
障排除法與測試儀器的特定優(yōu)勢相結(jié)合。先從大的范圍入 圖2.大量高級的示波器觸發(fā)提高了更加簡便快速地捕獲不同類型信號的效率。
手，從宏觀上檢查設(shè)備的總體運行情況，然后再集中解決
問題。
和分析復(fù)雜信號，從而提供了無與倫比的洞察信號行為的
毛刺搜索是這種方法的一個很好的示例。當(dāng)同時需要檢查 能力。高達 100,000 的連續(xù)波形捕獲速率，使其成為了行
的通道不超過 4 個時，最強大易用的毛刺搜索工具之一是 業(yè)內(nèi)最有效的捕獲難以捕捉的毛刺/間歇性信號的工具，以
DPO 示波器。數(shù)字熒光示波器 (DPO) 利用信號信息的三維 及數(shù)字調(diào)試的理想工具。DPO 示波器非常容易使用，您可
數(shù)據(jù)（幅度、時間和幅度）的時間分布，實時顯示、存儲 以立即看到信號中所發(fā)生真實情況的實時概覽，然后可以
使用示波器高級觸發(fā)功能來進一步表征該問題。所有的
Tektronix 示波器都提供廣泛的觸發(fā)可能性，使您可以快速
并且容易地觸發(fā)感興趣的事件并進一步進行分析。
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如果需要在 4 個以上的通道上執(zhí)行毛刺搜索，那么宏觀方
毛刺觸發(fā)
面，可以使用 Tektronix 邏輯分析儀在能夠傳輸上百個信號
毛刺觸發(fā)可用于觸發(fā)或抑制正毛刺、負毛刺或其中任
的總線上執(zhí)行毛刺觸發(fā)。邏輯分析儀會檢查每個信號以尋
意一種極性的毛刺，其觸發(fā)條件是它們短于或長于用
找毛刺?？偩€定時圖中的紅色條形塊代表毛刺的位置，供
戶定義的時間限制（TDS5000B 的最小毛刺寬度是
進一步分析之用。然后，在微觀方面，您可以再次使用
1.0 ns，分辨率為200 ps）。該觸發(fā)控制使您可以檢查
Tektronix 示波器揭示毛刺的實際形狀，以進一步表征該問
導(dǎo)致偶數(shù)稀少毛刺的原因以及它們對其他信號的影響。
題。通過在 TLA5000 系列邏輯分析儀上使用 iView? 測量
功能，可將邏輯分析儀與示波器結(jié)合為一個系統(tǒng)，逐漸“
放大”問題。
借助“自上而下”方法可逐步進行調(diào)試，輕松地找到毛刺
并排除故障。下面將通過四個步驟來確定兩種不同的毛刺
及其可能的來源。
步驟 I：檢查總線
T
先重點觀察系統(tǒng)運行情況，并從整體上尋找故障。邏輯分
析儀的總線定時波形將標(biāo)記出現(xiàn)的所有毛刺。
需要尋找間歇性影響（如毛刺）時，請使用具有較長記錄
的邏輯分析儀。Tektronix 邏輯分析儀具有高達256 Mb 的深
度定時能力。邏輯分析儀的總線定時波形可一次性檢查總
線的所有信號線。如果邏輯分析儀在任何一個信號線中監(jiān) 圖3.取樣點序列。顯示紅色毛刺標(biāo)記的控制總線和地址總線。
測到毛刺，則會標(biāo)記總線和時間位置。
在圖 3 中，頂部的波形是取樣波形，顯示了代表邏輯分析
儀的深度定時取樣速率的取樣點序列，取樣速率最高為
2 GHz (500ps)。下面兩個是總線波形 － 4 位控制總線和
8 位地址總線。出現(xiàn)在這兩個總線波形中的紅色毛刺標(biāo)記說
明在這些位置上的取樣點之間有多個躍變。
圖4. 擴展后的4 位控制總線和8 位地址總線，在單個信號上顯示紅色毛刺
標(biāo)記。
步驟 II：檢查信號線
現(xiàn)在重點查找問題的來源。 使用邏輯分析儀的定時信號波 在 圖 4 中，分析儀已將控制總線擴展為四個單獨的信號，并
形顯示總線的各個信號線，并標(biāo)記毛刺發(fā)生的位置。擴展 將地址總線擴展為八個單獨的信號。圖 3 中總線波形上的
邏輯分析儀的深度定時信號波形，最深也可達到256 Mb。 紅色毛刺標(biāo)記，現(xiàn)在顯示為信號線 Control (3) 和 Control (0)
上的毛刺標(biāo)記，以及信號線Address (0) 上的兩處毛刺。
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圖5. 顯示毛刺的Control (3) 的MagniVuTM波形。
圖7. iView 示波器光跡，顯示Control (3) 信號的模擬形式。
圖6.Control (0) 和Address (0) 信號線，其MagniVu 光跡顯示由于串?dāng)_
造成的毛刺。
步驟 III：了解故障細節(jié) 號線上更窄的毛刺。請注意，在這兩個信號線上毛刺和一
使用高分辨率定時圖詳細檢查故障。了解它們與其他事件 個脈沖是同時發(fā)生的。這通常表明兩個信號之間發(fā)生了串
或故障之間的關(guān)系。除了深度定時之外，Tektronix 邏輯分 擾，但是您需要從另一個角度仔細觀察以進行確認。進行
析儀還具有高分辨率 MagniVuTM 125 ps (8 GHz) 定時功能， 到步驟IV 時，可以發(fā)現(xiàn)更多信息。
可與深度定時功能同時運行。MagniVu 波形可以高分辨率
步驟 IV：觀察模擬波形

"本指南針對定時器在實際應(yīng)用中常見的故障與錯誤進行了詳盡解讀。它詳細介紹了定時器設(shè)備的工作原理、各類定時模式（如脈沖輸出、定時中斷、軟件計時等）及其可能遇到的問題，例如定時精度誤差、超時無響應(yīng)、定時周期漂移等。通過提供故障排查步驟、實例分析以及實用的調(diào)試技巧，幫助用戶識別并解決定時器在使用過程中遇到的各種問題，確保設(shè)備穩(wěn)定可靠地執(zhí)行定時任務(wù)，提升系統(tǒng)整體性能和用戶體驗。無論是電子工程師、自動化技術(shù)人員還是設(shè)備維護人員，都可以從中獲益，掌握定時器錯誤的有效診斷與修復(fù)方法。"