安捷倫示波器發(fā)展的新里程碑

100多年前，斯特拉斯堡大學(xué)的物理學(xué)教授卡爾·費丁南德·布勞恩發(fā)明了世界上第一個(gè)陰極射線(xiàn)管示波器。布勞恩決沒(méi)有想到他的粗陋的裝置在100年以后不但演化成為大眾娛樂(lè )工具－電視，而且還成為電子工業(yè)和科研實(shí)驗室中的一種必備儀器。示波器發(fā)展歷史的下一個(gè)里程碑是Nicolet公司在1972年首創(chuàng )了數字示波器（DSO），而惠普公司在1984年真正實(shí)現了數字示波器的商業(yè)化和技術(shù)改進(jìn)。不久前，安捷倫科技發(fā)布了針對其54850系列產(chǎn)品的在線(xiàn)數據分析軟件包，首次實(shí)現從高速串行模擬數據流中對8B/10B編碼的解碼和PCI Express協(xié)議的測試。這一進(jìn)展揭開(kāi)了示波器未來(lái)發(fā)展的新的一頁(yè)：以高速采樣和大容量數據存儲為特征的現代示波器將更多強調其軟件分析和二次應用開(kāi)發(fā)功能。應用開(kāi)發(fā)工程師如果不想投入額外資金去購買(mǎi)分析軟件包，他就必須學(xué)習如何應用示波器編程接口（API）去控制儀器和解釋數據－包括實(shí)現信號的軟件觸發(fā)等，而不再只是單純熟悉儀器面板上的各種按鈕和開(kāi)關(guān)。 

　　對于現代示波器的這一發(fā)展特征，安捷倫科技電子儀器與系統事業(yè)部市場(chǎng)經(jīng)理Johnnie Hancock補充道：“今天主流的示波器供應商在產(chǎn)品的硬件性能上已經(jīng)基本上相互接近，競爭將轉移到高性能的數據分析軟件層次�！� Hancock于1979年加入惠普公司，任嵌入式硬件設計師一職，并擁有數字示波器放大器校準技術(shù)的專(zhuān)利權。 

　　Hancock解釋了其8B/10B解碼SDA軟件包的來(lái)龍去脈，他說(shuō)過(guò)去示波器用戶(hù)能做的僅僅是觀(guān)察各種不同類(lèi)型的波形，并試圖通過(guò)手工記錄諸如“信號沿”和“脈沖寬度”等所關(guān)注的基本波形參數和觸發(fā)事件等�！半m然這些傳統的手段將繼續代表示波器的基本使用方式，但在分析今天的高速總線(xiàn)標準，如PCI-Express、Serial ATA和Fibre Channel的豐富內容時(shí)，這種方法的效率是極為低下的�！� Hancock表示�，F在，SDA軟件包能把與這些高速串行總線(xiàn)相關(guān)的波形轉變成更有意義和更高級別的8B/10B碼，同時(shí)可用簡(jiǎn)單的兩位數表示屏幕上數百個(gè)數據點(diǎn)�！坝脩�(hù)由此能更好的觀(guān)察表示波形的代碼，按給定的代碼順序搜索波形，甚至在找到規定的8B/10B碼序后觸發(fā)示波器。這些能力可在調試、表征和驗證新設計時(shí)節省數日的工程時(shí)間�！� Hancock強調指出。 

　　McData公司高級設計師Charles Ervin作證說(shuō)：“我在大多數時(shí)間中僅僅需要知道我的芯片是否輸出正確的碼序。實(shí)際上，了解8B/10B編碼的Fibre Channel碼型是極為復雜的。找到問(wèn)題會(huì )耗費大量時(shí)間，現在有了SDA軟件包，就能立即確定問(wèn)題所在�！� 

　　一些應用工程師還表示，SDA軟件包包括軟件時(shí)鐘恢復和實(shí)時(shí)眼模板測試特性，這對于高速串行總線(xiàn)工作的驗證是至關(guān)重要的。例如，綜合利用這兩項功能，即可把串行數據疊加到組合貓眼圖中，并按標準模板進(jìn)行測試。如果測試沒(méi)有通過(guò)，工程師就可以利用SDA軟件包提供的“展開(kāi)”功能，具體了解是那些數據位出了問(wèn)題，并可以定位相對應的模擬波形。Hancock稱(chēng)現代示波器具備這種能力是“史無(wú)前例”的，他表示目前還沒(méi)有任何第三方產(chǎn)品具備這樣的功能。 

　　人們有理由相信，SDA軟件包只是在現代高性能示波器上“加載”（Add-on）高級實(shí)時(shí)軟件分析工具的一個(gè)開(kāi)端：未來(lái)在示波器的硬件平臺上將演化出大量在線(xiàn)和離線(xiàn)的分析軟件包，包括商業(yè)軟件包和客戶(hù)自己進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的工具。對此，Hancock 介紹說(shuō)：“工程師們對基于數字示波器的分析軟件有很大的期待，他們不僅要求軟件可以幫助他們分析信號抖動(dòng)，還要求軟件可以進(jìn)行一定的協(xié)議分析和總線(xiàn)規范測試，例如USB和串行ATA協(xié)議分析和PCI Express 總線(xiàn)測試等�！� 他同時(shí)表示，盡管目前4通道的示波器無(wú)法在信號分析上取代多通道的邏輯分析儀，但今天的示波器由于具備了高速信號量化采集和存儲的功能，再加上強有力的軟件工具，人們已經(jīng)可以在示波器上實(shí)現某些以往只能由協(xié)議分析儀和邏輯分析儀才能實(shí)現的功能。 

　　新發(fā)布的安捷倫SDA軟件包還包括一個(gè)PCI-Express總線(xiàn)規范測試包附件，Hancock說(shuō)，這一增添的選項可以幫助設計師檢驗其PCI-Express總線(xiàn)產(chǎn)品是否符合規范要求，測量并不局限在“通過(guò)∕失敗”這樣的定性結論上，而且還可以指出實(shí)際結果和標準的差距。 

　　盡管可以從安捷倫購買(mǎi)SDA軟件包，不過(guò)有能力的安捷倫示波器用戶(hù)還可以利用該公司提供的My Infiniium開(kāi)發(fā)工具包（API），在Windows 圖像界面下利用C語(yǔ)言和專(zhuān)有的宏指令開(kāi)發(fā)自己的數據分析軟件。用戶(hù)還可以利用第三方的數據分析工具，如Matlab對數據進(jìn)行其它分析。不過(guò)目前還不清楚My Infiniium開(kāi)發(fā)工具包和開(kāi)發(fā)文檔是否提供了操縱和利用示波器全部軟硬件資源的手段和指導，Hancock對這個(gè)問(wèn)題也沒(méi)有正面回答。一般相信，供應商在這方面可能有所保留，應為一旦開(kāi)放所有的軟硬件資源調用方法，儀器供應商可能失去在開(kāi)發(fā)商業(yè)軟件包上的優(yōu)勢地位，畢竟價(jià)值接近1萬(wàn)美元的商業(yè)軟件包是一種重要的增值手段。與此同時(shí)，對那些“不夠熟練”同時(shí)又喜歡嘗試的示波器用戶(hù)，開(kāi)放全部的編程資源對產(chǎn)品的正常使用可能是一種潛在威脅－不當的操縱資源可能導致設備的故障和損壞。 

　　最后要指出的是，盡管實(shí)時(shí)數據分析軟件將成為未來(lái)產(chǎn)品發(fā)展的亮點(diǎn)，但這些發(fā)展還是建立在強大的硬件基礎上的。Hancock透露，采用砷化鎵材料和CMOS工藝，安捷倫實(shí)驗室已經(jīng)開(kāi)發(fā)出采樣頻率達20Gbps的單片采樣/模數轉換芯片，同時(shí)，利用微波設計和DSP濾波技術(shù)，其探頭的實(shí)際采樣頻率已經(jīng)提升到7GHz�！罢�是基于這樣的硬件基礎，才能為上層的軟件工具提供高質(zhì)量的原始測試數據并保證分析結果的可靠性�！� Hancock表示。