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狀態(tài)分析儀基礎知識

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狀態(tài)分析儀基礎知識

大多數邏輯分析儀是兩種分析儀組合在一起的儀器:第一部分是定時(shí)分析儀,第二部分是狀態(tài)分析儀。
  狀態(tài)分析儀通常被視為一種軟件工具。事實(shí)上,它在硬件領(lǐng)域中也有許多用戶(hù)。由于狀態(tài)分析儀從被測系統中獲得時(shí)鐘,因此它可以用來(lái)在系統時(shí)鐘上捕捉系統看到的數據。
  如果工程師從未使用過(guò)狀態(tài)分析儀,他可能會(huì )認為這是一種異常復雜的儀器,需要大量的時(shí)間才能掌握其使用方法。事實(shí)上,許多硬件設計人員都認為狀態(tài)分析儀是一種非常重要的工具。

什么時(shí)候使用狀態(tài)分析儀

  邏輯電路的“狀態(tài)”是指數據有效時(shí)總線(xiàn)或線(xiàn)路的某個(gè)樣點(diǎn)。以簡(jiǎn)單的“D”觸發(fā)電路為例。只有在正向時(shí)鐘邊沿出現時(shí),“D”輸入上的數據才會(huì ) 有效。因此,觸發(fā)器的狀態(tài)是正時(shí)鐘邊沿發(fā)生的時(shí)候。假設同時(shí)有八個(gè)這樣的觸發(fā)器,所有觸發(fā)器都連接到同一個(gè)時(shí)鐘信號上。在時(shí)鐘線(xiàn)路上發(fā)生正跳變時(shí),所有八個(gè)觸發(fā)器將捕獲“D”輸入上的數據。每次時(shí)鐘線(xiàn)路上有正跳變時(shí),狀態(tài)會(huì )再次發(fā)生。這八條線(xiàn)路類(lèi)似于一條微處理器總線(xiàn)。如果把一臺狀態(tài)分析儀連接到這八條線(xiàn)路上,告訴狀態(tài)分析儀在時(shí)鐘線(xiàn)路上出現正跳變時(shí)采集數據,那么分析儀將采集數據。狀態(tài)分析儀將不會(huì )捕獲輸入上的任何活動(dòng),除非時(shí)鐘變高。定時(shí)分析儀有一個(gè) 內部時(shí)鐘控制采樣,因此它以異步方式對被測系統采樣。狀態(tài)分析儀以同步方式對系統采樣,因為它從系統中獲得采樣時(shí)鐘。狀態(tài)分析儀一般以列表格式顯示數據,定時(shí)分析儀則作為波形圖顯示數據。

了解時(shí)鐘

  在定時(shí)分析儀中,采樣由單個(gè)內部時(shí)鐘控制,因此操作非常簡(jiǎn)單。但在微處理器領(lǐng)域中,一個(gè)系統可能會(huì )有多個(gè)時(shí)鐘。假設工程師希望觸發(fā)RAM中 的某個(gè)地址,查看這個(gè)地址中存儲的數據。假設系統使用Zilog Z80。為使用狀態(tài)分析儀從Z80中捕獲地址,必須在MREQ線(xiàn)路變低時(shí)捕獲。而為捕獲數據,分析儀應在寫(xiě)入周期(WR)線(xiàn)路變低或在讀取周期(RD)變 低時(shí)采樣。某些處理器復用同一條線(xiàn)路上的數據和地址。分析儀必須能夠從同一線(xiàn)路、但從不同時(shí)鐘中輸入時(shí)鐘信息。
 
圖4  RAM定時(shí)波形

  在讀取或寫(xiě)入周期中,Z80先把一個(gè)地址放在地址總線(xiàn)上,然后確認MREQ,表明這個(gè)地址對存儲器讀取或寫(xiě)入是有效的。最后,確認RD或 WR線(xiàn)路,具體視操作是讀取還是寫(xiě)入而定。只有在總線(xiàn)上的數據有效后,才確認WR線(xiàn)路。因此,定時(shí)分析儀作為解復用器操作,在適當的時(shí)間捕獲地址,然后捕捉同一線(xiàn)路上發(fā)生的數據。

觸發(fā)狀態(tài)分析儀

  與定時(shí)分析儀一樣,狀態(tài)分析儀能夠判定希望存儲的數據質(zhì)量。如果在地址總線(xiàn)上查找某個(gè)由邏輯高和低組成的碼型,那么在找到碼型時(shí),分析儀可以開(kāi)始存儲數據,一直存儲到分析儀存儲器已滿(mǎn)為止。
 
圖5  十六進(jìn)制代碼轉換成匯編代碼

  可以以十六進(jìn)制或二進(jìn)制格式顯示信息。把十六進(jìn)制解碼成匯編代碼可能會(huì )更有效。在處理器中,具體的十六進(jìn)制字符包括一條指令。大多數分析儀制造商設計了稱(chēng)為反匯編程序或反向匯編程序的軟件包。這些軟件包的工作是轉換十六進(jìn)制代碼,使它們閱讀起來(lái)更容易。

了解序列等級

  狀態(tài)分析儀擁有“序列等級”,協(xié)助進(jìn)行觸發(fā)和存儲。序列等級可以比單個(gè)觸發(fā)點(diǎn)更準確地判定數據存儲。這意味著(zhù)可以準確地縮小數據范圍,而不必存儲不需要的信息。序列等級通常采用下面的形式:
  1 find xxxx
  else on xxxx go to level x 2 then find xxxx
  else on xxxx go to level x 3 trigger on xxxx

選擇性存儲,節約存儲容量和時(shí)間

  選擇性存儲是指只存儲較大的整個(gè)數據集合中的部分數據。例如,假設有一個(gè)匯編程序,計算某個(gè)數值的平方值。如果這個(gè)程序沒(méi)有正確計算平方值,那么用戶(hù)會(huì )告訴狀態(tài)分析儀捕獲該程序。首先,用戶(hù)要告訴分析儀找到這個(gè)程序的起點(diǎn)。在找到開(kāi)始地址時(shí),它會(huì )尋找結束地址,同時(shí)存儲開(kāi)始地址和結束地址 之間的全部數據。在發(fā)現這個(gè)程序結束時(shí),分析儀將停止存儲(不存儲任何狀態(tài))。

怎樣連接目標系統

  前面我們討論了示波器與定時(shí)分析儀和狀態(tài)分析儀之間的部分區別。在使用這些新工具之前,我們有必要提一下探測系統。邏輯分析儀探頭可以把大量的通道簡(jiǎn)便地連接到目標系統,但這要以降低被測信號的幅度精度為代價(jià)。傳統上,邏輯分析儀使用有源探頭適配夾,適配夾內置信號檢測電路,可以檢測8條通 道的電容,每條通道總共16pF。

探測解決方案

  在調試中,到數字系統的物理連接必須可靠、方便,為邏輯分析儀提供準確的數據,而且對被調試的目標系統的插入影響達到最小。常見(jiàn)的探測解決方案是每條電纜16條通道的無(wú)源探頭。每條通道兩端帶有100kΩ和8pF端子?梢詮碾姎饨嵌茸钣行У乇容^無(wú)源探頭與示波器探頭。除體積小、可靠性高以 外,無(wú)源探測系統的優(yōu)勢在于,探頭剛好端接在目標系統的連接點(diǎn)上,從而避免了從較大有源適配夾到被測電路的導線(xiàn)所產(chǎn)生的額外寄生電容。結果,被測電路只“ 看到”8pF的負荷電容,而不是以前探測系統的16pF負荷電容。

分析探頭和其他配件

  把狀態(tài)分析儀連接到微處理器系統上要求一定的機械連接和時(shí)鐘選擇工作。記住,在總線(xiàn)上的數據或地址有效時(shí),必須為狀態(tài)分析儀輸入時(shí)鐘。對某些微處理器,可能必須使用外部電路解碼多個(gè)信號,為狀態(tài)分析儀導出時(shí)鐘。分析探頭不僅為目標系統提供了快速、可靠、正確的機械連接,還提供了必要的電氣適 配功能,如時(shí)鐘輸入和解復用,以正確捕獲系統操作。
圖6  分析探頭
發(fā)布人:2010/11/3 10:29:001076 發(fā)布時(shí)間:2010/11/3 10:29:00 此新聞已被瀏覽:1076次