跟着杂乱性不断上升，实习证实，现代混合信号计划与计划人员可谓势均力敌。嵌入式计划工程师有必要戴几顶帽子，才干高效地确诊和调试最新计划。这意味着他们需求处理下述活动：计划电源，丈量功率功率，在计划中选用无线电，或有必要寻找或许挟制估量操作的噪声来历。

　　而且，调试当今计划央求在混合域环境中作业，从DC到RF,包含模仿信号和数字信号、串行总线和并行总线。在不太悠远的曩昔，这曾央求满满一作业台的仪器，每台仪器都有自个的接口和设置央求。

　　可是，正如嵌入式查验央求正在改动相同，查验仪器也在改动，最显着的是集成示波器的呈现。在示波器用户查询中，咱们发现，除他们的示波器外，工程师陈说称，他们每个月需求屡次运用下面的仪器：

　　● 数字电压表87%

　　● 函数发作器68%

　　● 频谱剖析仪45%

　　● 逻辑剖析仪33%

　　● 协议剖析仪15%

　　这标明示波器 - 大大都计划作业台的基地仪器 - 必需为计划人员供应一套更完善的功用和特性，支撑高效查验和调试嵌入式计划。为满意这一需求，查验设备制作商如今初步供应集成示波器，把多台仪器交融到一个小型便携式包装中，并能够一同查看时域信息和频域信息。

　　商场上最新的集成示波器之一是泰克MDO3000 （图1），它一同交融六台仪器，包含业界仅有内置到示波器中的独立RF搜集体系。其他功用包含逻辑剖析仪、协议剖析仪、恣意函数发作器和数字电压表（DVM）。而这么一台仪器在实习中怎么作业呢？它真能代替多台独立仪器吗？为了查验答复这些疑问，咱们运用这台全新集成示波器完毕下面五项多见使命，包含：

　　1.查找反常信号

　　2.查验串行和并行总线计划

　　3.查找噪声源

　　4.运用带噪声的信号进行余量查验

　　5.验证开关电源计划

　　自始自终，您取得的利益或许会依据需求和央求改动 - 必定要细心查看技能数据表，并与估量运用进行比照。而跟着报价降低，抵达“规范”数字示波器的水平，一同跟着无线技能在嵌入式体系中广泛，安全地说，集成示波器在这儿能够了解地代标明波器翻开的将来。

　　图1.泰克MDO3000系列集成示波器在一个便携式包装中供应了六台仪器。

　　＊User interface selectable in 11 languages: 用户界面有11种言语可供选择

　　＊9'' display: 9'‘闪现器

　　＊Protocol decode & application modules: 协议解码和运用模块

　　＊Dedicated spectrum analyzer functions & true RF N connectors: 专用频谱剖析仪功用和实在RF N联接器

　　＊16 digital channels: 16条数字通道

　　＊Arbitrary Function Generator: 恣意函数发作器

　　＊Oscilloscope and DVM inputs: 示波器和DVM输入

　　查找反常信号

　　发现和捕获反常信号或许是调试进程中最艰难的应战之一。仅一个信号上弱小的或偶然发作的反常作业，都或许会直接选择计划能否牢靠作业。

　　通常状况下，在勘探电路板上的信号时，在波形上偶然会看到弱小的光迹，标明偶然呈现的、非估量的作业，其看上去和数字信号纷歧样。运用辉度等级闪现技能，能够协助供认信号上存在偶发反常作业，但它们从屏幕上不见得太快，丈量不到。尽管无限余辉在查看单个信号时会有必定的协助，但它不能兼容活络勘探电路板。

　　为在勘探计划时发现反常信号，并了解反常作业发作的频次，咱们启用了示波器的色彩等级活络搜集办法。这种搜集办法把波形搜集速度行进到每秒逾越280,000个波形，这一速度足以捕获任何反常作业。如图2所示，温度闪现技能用赤色标明发作最再三的信号，用蓝色标明发作最纷歧再的信号。在这个3.3 V数字信号中，能够看到偶然呈现的窄脉冲或毛刺。低凹凸欠幅脉冲略高于1 V，也呈如今蓝色中。下一步，咱们运用欠幅脉冲触发，隔绝和捕获每个欠幅脉冲。

　　图2: FastAcq运用温度闪现捕获反常信号。

　　但欠幅脉冲发作的频次是多少呢？前面板控件能够进下手动和主动波形导航东西，具有卷动和缩放之类的功用，能够查看长搜集数据。可是，手动导航长信号搜集或许会非常繁琐，而且简略犯错。在手动翻滚数百万个数据点时，或许会漏掉关怀的作业。在手动导航信号时，用户怎么能深信找到作业发作的悉数方位呢？

　　处理计划是主动查找信号，查找指定作业的悉数时点。指定查找作业与指定触发作业的办法类似。然后，示波器将主动符号每个作业，用户能够运用前面板箭头键在符号之间移动，找到作业。

　　在这种状况下，欠幅脉冲触发设置被仿制到主动查找设置中，咱们发现搜集信号中有三个欠幅脉冲，之间大概相距3.25 ms。有了这些信息往后，用户能够有关以这种速度发作的作业，隔绝反常信号的成因。

　　查验串行和并行总线计划

　　为调试嵌入式体系，包含一同具有并行总线和串行总线的体系，集成示波器供应了多种有用东西，包含处理串行总线的协议剖析仪以及处理并行总线的逻辑剖析仪。

　　在本例中，在串行方面，计划选用一条SPI 串行总线。由于这是一条简略的总线，示波器只需捕获构成SPI串行总线的三个信号。

　　在简略地界说几个串行总线参数后，如数字门限电平平缓串行信号装备，示波器主动解码总线数据，避免了手动解码总线数据，节约几个小时的时间，削减宝贵的差错。

　　这条SPI 串行总线驱动着一个串行到并行改换器。为了查验串行总线和并行总线之间的时序联络，数字通道搜集了8个并行总线信号。在界说几个总线参数后，并行总线被主动解码和闪现。示波器能够一次解码和闪现最多两条并行总线或串行总线。通过同步闪现两条总线，串行总线数据和并行总线数据之间的时序联络变得很显着。在大大都状况下，并行总线值会被设置成传送串行数据包往后的串行总线数据值。

　　为简化调试使命，能够设置串行触发，安稳闪现，捕获特定串行作业。在这种状况下，咱们把触发设置成每次在串行总线上载送十六进制数据值B0时捕获信号。如图3所示，在传送十六进制串行值B0时，并行总线值没有改动。进一步查询闪现，计划的作业办法与预期办法间隔较大。

　　图3: 串行触发捕获B0十六进制数据包，混合信号闪现安稳化。

　　查找嵌入式计划中的噪声来历

　　另一项多见使命是寻找计划中的噪声来历。集成频谱剖析仪能够运用一台仪器进行混合域调试。在这个实例中，咱们在勘探电路板时，发现一个频率非常高的信号骑在其间一个低频信号上。通过运用时域中的光标丈量，在大概900 MHz处找到首要噪声。

　　通过切换到集成频谱剖析仪，咱们运用一只近场探头，捕获放射信号。频谱剖析仪的基地频率设置成900 MHz,频宽设置成2 MHz.有一个专用前面板数字键盘，用来设置这些参数及其他RF参数。然后咱们逐步把近场EMI环路天线移到电路板上，查找900 MHz处的最高信号电平。咱们在FPGA时钟发作器电路输出处找到最强的信号，如图4所示。

　　图4: 在FPGA处查看到强900 MHz辐射。

　　为进一步进行剖析，能够运用三维频谱图，监测随时间改动。在本例中，信号体现得恰当安稳。在查看FPGA布线后，咱们断定信号对应十0 MHz以太网时钟的九阶谐波，电路板布线不良给计划中的其他信号带来了磁性耦合。

　　运用带噪声的信号进行余量查验

　　余量查验是另一项往常使命。信号发作器为创立可编程鼓动源供应了一个首要东西，能够用来对某个计划进行余量查验。

　　在这个比方中，咱们运用集成示波器检定CAN总线串行接纳机电路的噪声余量。首要，咱们运用示波器上的一条模仿通道捕获一个动态CAN信号，然后把它加载到集成恣意波形/函数发作器的批改内存中。

　　然后，咱们运用ARB重复输出捕获的串行鼓动信号，驱动接纳机电路的输入。然后咱们运用示波器的第3条通道搜集接纳机的串行输出，并闪现解码后的串行输出。在这个比方中，最佳添加一个总线触发，以使闪现安稳。

　　然后咱们在串行信号中添加高斯噪声，监测接纳机电路解码后的输出，查找初步改动或不见的数据包，标明误码，如图5所示。

　　通过监测接纳机解码后的输出，咱们发现接纳机计划能够极好地处理最高约为串行信号凹凸40%的噪声电平，而在噪声电平抵达信号凹凸的45-50%时，则体现出显着的差错。这种查验办法非常有用，能够活络查验接纳机计划中的噪声余量。

　　图5: 捕获串行接纳机输出上漏掉的串行数据包，标明误码。

　　验证开关电源计划

　　通过依据示波器的功率丈量，任何用户都能够活络取得像电源专家相同精确的、可重复的作用，即使他们很少处理功率丈量。这个实例说了解多见功率丈量及怎么通过集成示波器、运用主动功率丈量、集成DVM及差分探头和电流探头完毕这些丈量。

　　在这个比方中，图6闪现了来自AC到DC改换器的输入电压（黄色）和电流（蓝色）。然后咱们翻开4位DVM,监测DC输出电压。DVM闪现画面右侧的丈量核算标明输出电压非常安稳，图形读数一望而知地闪现了电压改动。然后咱们运用功率丈量运用，取得输入功率质量丈量，包含功率、波峰因数和功率因数，检定电源对AC电源的影响。从这儿，咱们运用电流谐波丈量，以图形格局和表格格局供应输入电流频域剖析。

　　图6: 运用DVM监测DC输出电压。AC输入电压波形用黄色闪现，电流波形用蓝色闪现。

　　另一个要害功率丈量是开关器材中的开关损耗，这对电源功率是一个首要捆绑。在这种状况下，咱们丈量跳过MOSFET的差分电压 （黄色波形），其他丈量流经开关器材的电流（蓝色波形）。然后咱们生成瞬时功率波形（图7中的赤色波形），闪现开关损耗功率和能量丈量。

　　图7: 闪现开关损耗功率和能量丈量。

　　终究，安全作业区丈量能够主动监测各种输入和负载条件下的开关做法，施行通过/失利查验。通过比照开关器材的电压、电流、瞬时功率电平与器材的最大额外值，这一丈量用以确保超出方针不会危害器材的牢靠性。

　　小结

　　现代嵌入式体系与几年前有些类似，最显着的要素是添加了无线功用。当今正在出产或正在开发的大大都系核算划最少包含一种办法的无线功用，如Wi-Fi、蓝牙或ZigBee。从鼠标、键盘等输入设备到智能家居和流式媒体盒，花费者需求无线技能带来的便当。查验这些体系意味着计划人员有必要能够在混合域环境中作业，从DC到RF,包含模仿信号和数字信号、串行总线和并行总线。

　　为满意这一需求，查验设备厂商推出了集成示波器，在一个便携式仪器中供应了一套无缺的台式仪器。如前所述，这些示波器能够处理多种多见的调试和查验使命，从查看放射EMI的来历到验证开关电源计划。

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