逻辑分析仪基础

逻辑分析的概念

 逻辑分析仪也是非常常用的仪表，与示波器一样，是数字设计和测量的经典仪器之一。数字电路测量时，何时应使用示波器呢？一般而言，当需要精确参数信息（如时间间隔和电压读数）时可以使用示波器。具体来讲：
当需要测量信号的较小电压偏移（如低于或超出）时。
当需要较高的时间间隔精度时。示波器能够采集精确的参数信息，如脉冲的上升沿上两点之间的高精度时间。

图1  示波器用于测量信号的模拟波形

一般而言，逻辑分析仪用于查看多个信号之间的定时关系，或者用于捕获信号所运载的数据。当被测设备的信号超过电压阀值时，逻辑分析仪会表现出与逻辑电路相同的反应。它将识别信号的高低。具体来讲：

当需要立即查看多个信号时。逻辑分析仪可以很好地组织和显示多个信号。一般任务是将多个信号组成一条总线并分配一个自定义名称。地址、数据和控制总线都是有代表性的示例。

当需要使用与硬件相同的方式查看系统中的信号时。信号显示在一个时间轴上，这样就可以查看相对于其他总线信号或时钟信号的转变的发生时间。

当需要象接收芯片一样基于时钟边沿，捕获总线中的信息时。接收芯片基于时钟边沿判断总线上的地址、命令和数据。逻辑分析仪象一个侦听器，捕获总线上传输的这些信息，并把需要的信息存入存储器。可设置触发条件，捕获需要关注的或出问题的总线上的信息，据此可了解协议或软件执行的情况。

上面已经简短讨论了逻辑分析仪的一些用法，现在，让我们更详细地了解一下有关逻辑分析仪的概念。到目前为止，我们已经很广泛地使用了"逻辑分析仪"这一术语。实际上，大多数逻辑分析仪中都包含两个分析仪。

 1.定时分析仪：
    定时分析仪是逻辑分析仪的一部分，它与示波器相似。事实上，它们之间的关系非常密切。定时分析仪显示信息的一般形式，这一点与示波器相同，即横轴表示时间，纵轴表示电压振幅。因为两个仪器上的波形都取决于时间，所以这种显示可以说是"时间域"中的显示。

 2.状态分析仪：
    状态分析仪非常适用于跟踪软件中的缺陷或硬件中的缺陷组件。它有助于确定问题是出现在软件代码中还是出现在某些硬件设备中。大多数情况下，状态分析仪用于在出现特定时钟信号时查找总线上存在哪些逻辑电平。换句话说，可以了解在时钟出现且假设数据有效时将显示哪些"活动状态"。内存中采集的数据将以列表格式显示，且带有连接到各个状态的时间标签。

定时分析

定时分析仪使用自己的内部时钟控制数据采样。这种类型的时钟计时会使逻辑分析仪中的数据采样与被测设备中的时钟异步。具体来讲：

定时分析仪适用于显示信号活动"相当于其他信号""何时"发生。
定时分析仪侧重于查看各个信号之间的时序关系，而不是与被测设备中控制执行的信号之间的时序关系。
这就是为什么定时分析仪可以对与被测设备时钟信号"不同步"或异步的数据进行采样。

在定时采集模式下，逻辑分析仪的工作是对输入波形进行采样，从而确定它们是高电平还是低电平。为了确定高低，逻辑分析仪会将输入信号的电压电平与用户定义的电压阈值进行比较。如果采样时信号高于阈值，则分析仪将信号显示为 1 或高。同样，低于阈值的信号将显示为 0 或低。下图阐释了当正弦波跨过阈值电平时逻辑分析仪对其进行采样的情况。

图2  定时分析采集原理

采集之后采样点被存储在内存中，并用于重建方形数字波形。这种要使一切变成方形的处理方式似乎会限制定时分析仪的用处。不过定时分析仪本来也不是打算用作参数仪器的。若要查看信号的上升时间，可以使用示波器。若需校验几个或几百个信号之间的时序关系，对其同时进行查看，则定时分析仪才是正确的选择。

定时分析仪对输入通道进行采样时，该通道信号或者是高电平或者是低电平。如果在进行某一采样时该通道处于某种状态（高或低），而在进行下一采样时变成了相反的状态，则分析仪可以"知道"输入信号已在这两个采样之间的某个时候发生了跳变。但它不知道具体在何时，因此它将跳变点放在了后一个采样上，如下图所示。

图3  定时分析采样精度（不确定度）

对于跳变实际上是在何时发生以及分析仪何时显示跳变，存在着某种含糊性。假如跳变是在前一个采样点之后立即发生的，这种不确定性最多也就是一个采样周期。不过对于这种方法，在精度和总采样时间之间也存在着一种折衷。请记住，每个采样点都只使用一个存储位置。因此，精度越高（采样频率越高），采样周期越短。

触发定时分析仪：

在测量中的某些点