逻辑分析仪在嵌入式开发中的应用

逻辑分析仪是一种类似于示波器的波形测试设备，它可
以监测硬件电路工作时的逻辑电平（高或低），
并加以存储,
用图形的方式直观地表达出来。便于用户检测,分析数字电路
设计(硬件设计和软件设计) 中
的错误，逻辑分析仪是设计中
不可缺少的设备，通过它，可以迅速地定位错误，解决问题，
达到事半功
倍的效果。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，最主要作用在于时序判定
。由于逻辑分析仪不像示波器那样有许多电压等级，通常只
显示两个电压（逻辑1和0），因此设定了参
考电压后，逻辑分
析仪将被测信号通过比较器进行判定，高于参考电压者为High,
低于参考电压者为Low
，在High与Low之间形成数字波形。
    例如：一个待测信号使用200MHz采样率的逻辑分析仪，当
参考电
压设定为1.5V时，在测量时逻辑分析仪就会平均每5ns采
取一个点，超过1.5V者为High(逻辑1)，低于
1.5V者为Low（逻
辑0），而后的逻辑1和0可连接成一个简单波形，工程师便可在
此连续波形中找出异常
错误（bug）之处。今日依据微控制器(MCU)、数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列（FPGA）所设计
的嵌入式系统功能是越来越复杂，其脚位数设计也越来越多，不过当您需要数字设计的重要信息时，也
唯有设计复杂精密的逻辑分析仪才能处理先进电子产业不断增加的性能及复杂性。目前还是有许多研发
工程师依赖着其所熟悉的示波器，用来量测大量的数字信号和除错(Debug)复杂的数字电路设计，也许您
会觉得为什么不可以用示波器来量测，当然可以，只是当您使用逻辑分析仪来替代示波器量测和除错
(Debug)数字的相关信号时，您的研发时间将会大量的缩短，节省您宝贵的研发时间，当您看完下列说明
后，相信您马上会爱上逻辑分析仪！
逻辑分析仪功能：
一 量测通道
     
             目前的新式微处理器和微控制器其设计的脚位数是越
来越多。所以如
果还是使用示波器(量测通道2~4CH)来观察
分析的话，那肯定会浪费很多的研发时间，进而造成新产品
的
上市时间的延长。
假设：
   
   有一微处理器(MCU)是20PIN的脚位数，共有8个I/O脚位

---------------------------------------------------
   如果用4个通道示波器，最多一次可以同
时间观察四个脚
位的I/O变化，所以要观察八个脚位的I/O变化，并不是用示
波器看两次，就可以达到，
而且要相互间的关系也很难作判
断。假如工程师用逻辑分析仪来量测此案例时，您知道会有
多简单吗？
因为逻辑分析仪拥有的量测通道从16~数百个不
等，逻辑分析仪可以一次将同一时间八个脚位的
I/O变化
和相互间的关系，显示在同一窗口上，可以让工程
师很容易的去观察分析，并发现相互间之差异性。如
此，使
用逻辑分析仪量测此案例，将会缩短1/5的研发周期。
二 放大分析功能
   
    目前的消费性数字电子产品，其功能设计是越来越精良，也越来越复杂，而产
品质量要求越来越高，所以研发工程师所面临的问题，就是其所要观察分析的波形数据长度越来越长而
且最好能把一个CYCLE程序的波形数据全部显示出来，供工程师可以一次性的观察分析波形数据。
举例说明：
   有一工程师用MCU设计了一个八位的计数器程序，从0x00
开始计数到0xFF结束，且其震荡
器是使用8MHz；
---------------------------------------------------
   此时,当工程师使用示波器
和逻辑分析仪来观察分析此计
数器的计数从0x00~0xFF是否正常时，它们是否可以一次将
0x00~0XFF的波
形数据全部抓取显示出来？所抓取
下来的波形数据是否可以全部无限制放大来分析和放大后波
形是否会
失真？
三 总线(Bus)分析功能
        在产品的研发上，处处都可以看得到它的身影，如数据
总线(Data
Bus)、地址总线(Address Bus)和控制总线
(ControlBus)等总线(Bus)大部分都是8~16Bits不等，当工程

师要用示波器来解读总线(Bus)里的信息时，非常麻烦。因为示波器最多就只有四个量测通道，所以最多
一次可
以同时间观察4bits的信息，所以要观察8bits信息，用示波
器就要分两次来量测，并且要做记录
，工程师再根据记录来
判读总线(Bus)里的信息，假如要转换进制的话，工程师还
要计算才会得知转换后
的进制值是多少，所以用示波器来量
测解读总线(Bus)是非常不明智的选择，而且浪费在此段的
量测时间
差不多也是占整个研发周期1/4；
但是假如工程师用逻辑分析仪来量测解读总线(Bus)时，您
知道会有多
容易吗？
        
        因为逻辑分析仪本身就具有分析总线(Bus)的功能，只要将
要分析的八个I/O
(8bits)组合起来成为一总线(Bus) ，还
可以专为此总线(Bus)命名，如此工程师在分析总线(Bus)时，就

可以很容易的来解读总线(Bus)里的信息，并且逻辑分
析仪还具备进制转换的功能，您只要选择转换后的
进制种类，
逻辑分析仪就会自动帮您转换，并把转换后的进制值显示出来，让您不用在浪费时间去做进
制的转换计算，如此使用
逻辑分析仪量测此案例，将会缩短1/5的研发周期。
四  触发功能
      示波器的触发功能的条件设定却只有两种边缘触发(上升缘
和下降缘)，而且只能单
一量测通道可以设定触发条件 。
    逻辑分析仪除了可以设定触发条件外，还有触发参考电压准
位、触
发位置、触发次数、触发页、触发延迟各种触发功能之应
用，逻辑分析仪之触发条件设定共有六种，任
意信号、
高准位、低准位、上升缘、下降缘和任一边缘供工程师所需来设
定，而且所有的量测信道均可
以做组合触发设定，但需注意要所
有触发条件同时成立时(即所有触发通道做AND)，才会触发成立。
光这
一个触发条件设定就已经比示波器还要强大，假如
工程师再加入触发位置之选择，可以同时观察触发条
件成立
之前后的波形数据，或是利用触发次数、触发页和触发延迟
可用来分析触发后更后面的波形数据
，以解决内存深度的不
足，进而可以分析长时间大量的波形数据。
同时观看模拟和数字信号之方法：
   
前市场上很少有产品电路是纯数字或模拟设计，下面介绍利
用逻辑分析仪之触发状态输出(Trigger
Out)和示波器的外部触
发源(EXT Trigger)搭配使用，用以达到在同一时间点可以同时
抓取数字和模拟信
号；当工程师所设定的触发条件成立时，触发状态输出
(Trigger Out)脚位会输出一上升缘波形。
    所
以当工程师想利用此信号输出来触发示波器，只需将
此触发状态输出(Trigger Out)脚位连接到示波器的
外部触
发源(EXTTrigger)，并将其触发条件设定为EXT Trigger上
升缘，如此使用者只需要执行逻辑分析
仪，就可以利用其触
发条件成立时，即可以同时触发示波器触发条件成立来进行
相关量测动作，其连接
方式请看。综合前面所述的逻辑分析仪功能，只是它强大功能的冰山
一角，所以逻辑分析仪在嵌入式系
统的研发过程量测当中，是
占有极大的关键地位，但是在目前市场整个产品研发当中，示
波器和逻辑分
析仪其实是要相辅相成的，如此在产品的研发时
间才会更加快速，也才会更加缩短产品的上市时间，进
而为公
司赚取更大更多的获利，所以工程师必须对示波器和逻辑分析
仪这两种量测仪器都要非常的熟悉
，要如何运用个别的特性来
抓取自己所需的波形数据，如何来搭配相互使用也是一大学问
，这些问题都
是值得工程师们去深思熟虑！
如有对逻辑分析仪有兴趣的请加QQ929499674