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调试助手——逻辑分析仪
2022-05-10 06:56    来源: 未知      点击:

  单片机开发工程师和电子爱好者,每天都要和各种各样的数字电路打交道。在制作调试电路时会使用万用表、示波器等工具,但是某些电路,用示波器测量起来就有些力不从心了,这是可以借用逻辑分析仪来做测试。那么网友们会问,什么时候应该使用示波器,什么时候应该使用逻辑分析仪呢?下面残弈悟恩简单对两者做一个比较。

  一般来说,在需要高垂直或电压分辨率时应使用示波器。即如果您需要看到如图10-1所示的每一微小电压变化,就应使用示波器。许多示波器,包括新一代数字示波器,还能够提供非常高的时间间隔分辨率。也就是能以很高的精度测量两个事件间的时间间隔。总之,当您需要参数信息时,就应使用示波器。

  逻辑分析仪是利用时钟从测试设备上采集和显示数字信号的仪器,最主要的作用在于时序判定。逻辑分析仪与示波器不同,它不能显示连续的模拟量波形,而只显示高低两种电平状态(逻辑1和0)。使用逻辑分析仪,可以方便地设置信号触发条件开始采样,分析多路信号的时序,捕获信号的干扰毛刺,也可以按照规则对电平序列进行解码,完成通信协议分析,如1wire、I2C、UART、SPI、CAN等数据的时候,应用逻辑分析仪解决问题可以达到事半功倍的作用。

  在设置了参考电压(阈值)后,逻辑分析仪将采集到的信号与电压比较器比较,高于参考电压的为逻辑1,低于参考电压的为逻辑 0。这样就可以将被测信号以时间顺序显示为连续的高低电平波形,便于使用者进行分析和调试,如图10-3所示,就是以“阈值”作为参考值来采样的数据图形。

  逻辑分析仪根据其硬件设备的功能和复杂程度,主要分为独立式(单机型)逻辑分析仪和基于电脑(PC-Base)的虚拟逻辑分析仪两大类。独立式逻辑分析仪是将所有的软件,硬件整合在一台仪器中,使用方便。虚拟逻辑分析仪则需要结合电脑使用,利用PC强大的计算和显示功能,完成数据处理和显示等工作。

  专业逻辑分析仪,通常具有数量众多的采样通道,超快的采样速度和大容量的存储深度,但昂贵的价格也不是每个穷屌丝所能承受起的。作为工程师手头常备的开发工具,目前有许多入门级的逻辑分析仪设计,整体功能虽然不能和专业高档仪器相比,但是用较低的成本来实现特定的功能,也是非常成功的设计。

  另一类的逻辑分析仪,是以低速单片机为基础的。很多爱好者用PIC、AVR等常见单片机设计了自己的作品。但这类基于单片机的逻辑分析仪共同弱点就是采样速度太慢,通常不超过1MHz。

  以USB IO芯片为基础的入门级逻辑分析仪现在最为流行。比如Saleae logic(实物如图10-4所示),还有类似的USBee等。这类产品主要采用一个USB IO芯片,例如CYPRESS公司的CY7C68013A,所有的信号触发和处理工作都是电脑上的软件完成的,硬件部分就只是一个数据采集、记录仪。最高采样速度24MHz。它们可以“无限数量”地采样,因为所有的数据都是存储在电脑里的。目前一般最多是8个通道,更多的通道数量会成比例地降低最高采样速度。这类产品构造简单,方便易用,价格便宜,是调试单片机开发工作的好工具。它的缺点主要是采样速度只有24MHz、8个通道,对于分析高速并行总线就不能胜任了。更进一步的设计,需要增加FPGA、SRAM等器件,才能解决速度不够和通道数量不足的问题。

  上面我们已经提到,这个逻辑分析仪需要借助软件来完成,因此我们首先的安装该上位机软件。

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