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啥是逻辑剖析仪?逻辑剖析仪的参数、运用进程和优势

2017-07-13 00:29分类:万用表 阅读:

 

  由于电路的翻开是从仿照翻开到数字这么的进程,因而丈量东西的翻开也遵从了这个次第。如今说到丈量,首要咱们想到的是示波器,分外是一些老工程师,他们对示波器的认知度十分高。而逻辑剖析仪是一种新式丈量东西,是跟着单片机技术翻开而翻开起来的,十分适宜单片机这类数字体系的丈量剖析,而通讯方面的剖析中,比示波器要愈加便当和健旺。

  一个待测信号运用十MHZ采样率的逻辑剖析仪去收集的话,假定阈值电压是1.5V,那么在丈量的时分,逻辑剖析仪就会每十0ns收集一个样点,而且逾越1.5V以为是高电平(逻辑1),低于1.5V以为是低电平(逻辑0)。然后呢,逻辑剖析仪会用描点法将波形连起来,工程师就能够在这个接连的波形中查看到逻辑剖析仪恢复的待测信号,然后查找反常的本地。

  逻辑剖析仪和示波器都是恢复信号的,示波器前端有ADC,再加上恢复算法,能够完毕仿照信号的恢复。而逻辑剖析仪只关于数字信号,不需求ADC,不需求分外算法,就用最简略的连点就能够了。此外,示波器一般是台式的,波形闪如今示波器本身的闪现屏上,而逻辑剖析仪其时大大都是和PC端的上位机软件联络的,在电脑上直接闪现波形。如图1所示,是一款逻辑剖析仪的什物图,采样率为500M,16个通道,采样深度硬件深度为32M,通过紧缩算法,最多能够完毕每通道5G的存储深度,图2是逻辑剖析仪的上位机软件。

 图20-11 逻辑剖析仪什物图

图1逻辑剖析仪什物图

   图20-12 逻辑剖析仪上位机软件

图2逻辑剖析仪上位机软件

  1、逻辑剖析仪的参数

  逻辑剖析仪有三个首要参数:阈值电压、采样率和采样深度。

  阈值电压:区别凹凸电平的距离。逻辑剖析仪和单片机都是数字电路,它在读取外部信号的时分,多高电压辨认成高电平,多高电压辨认成低电平是有必定绑缚的。比方一款逻辑剖析仪,阈值电压是:0.7~1.4V,那么当它收集外部的数字电路信号的时分,高于1.4V辨以为高电平,低于0.7V辨以为低电平。

  采样率:每秒钟收集信号的次数。比方一个逻辑剖析仪的最大采样率是十0M,那么也即是说他一秒钟能够收集十0M个样点,即每十ns收集一个样点,而且高于阈值电压的断定为高电平,低于阈值电压的断定为低电平。咱们前边学UART通讯的时分学过每一位都会读取16次,而逻辑剖析仪的原理也是相似的,即是在超频读取。你信号是1M的频率,我用十0M的采样率去收集,那么一个信号周期我就能够收集十0次,究竟用咱们小学学过的描点法把收集到的样点连起来,就会恢复出信号,当然十0倍采样率的脉宽过失大约是百分之一。依据奈奎斯特规则来说,采样率有必要是信号频率的2倍以上才干恢复出信号,由于逻辑剖析仪是数字体系,算法简略,所以最低也是4倍于信号的采样率才干够,一般挑选十倍分配作用就比照好了。比方你的信号频率是十M,那么你的逻辑剖析仪采样率最低也得是40M的采样率,最佳能到达十0M,行进精确度。

  存储深度:咱们方才讲了采样率,那收集到的高电平或许低电平信号,咱们要有一个存储器存储起来。比方咱们用十0M采样率,那么1秒就会发作十0M个状况样点。一款逻辑剖析仪能够存储多少个样点数,这是逻辑剖析仪很首要的一个方针。假定咱们的采样率很高,但是存储的数据量很少,那也没有多大含义,逻辑剖析仪能够保留的最大样点数即是一款逻辑剖析仪的存储深度。一般状况下,数据收集时刻=存储深度/采样率。

  此外,逻辑剖析仪还有输入阻抗和耐压值等几个简略参数。悉数的逻辑剖析仪的通道上,都是有等效电阻和电容的,由于丈量信号的时分剖析仪通道是并联在通道上的,所以剖析仪的输入阻抗假定太小,电容过大,就会烦扰到咱们线上的信号。理论上来讲,阻抗越大越好,电容越小越好。一般状况下,逻辑剖析仪的阻抗都在十0K以上,电容都在十pf分配。所谓的耐压值,即是说假定你丈量逾越这个电压值的信号那么剖析仪就或许被烧坏,所以丈量的时分有必要要留心这个疑问。

  2、逻辑剖析仪的运用进程

  1、硬件通道联接。首要咱们要把逻辑剖析仪的GND和待测板子的GND连到一同,以确保信号的无缺性。然后把逻辑剖析仪的通道接到待测引脚上,待测引脚能够用多种办法引出来。

  2、通道数设置。一般状况下,大大都逻辑剖析仪有8通道、16通道、32通道等数目。而咱们收集信号的时分,一般用不到那么多通道,为了咱们更了解的查询波形,能够把用不到的通道躲藏起来。

  3、采样率和采样深度设置。首要要对待测信号最高频率有个大约的评价,把采样率设置到它的十倍以上,还要大约区别一下咱们要收集的信号的时刻长短,在设置采样深度的时分,尽量设置的有必定的余量。采样深度除以采样率,得到的即是咱们能够保留信号的时刻。

  4、触发设置。由于逻辑剖析仪有深度绑缚,不或许无期限的保留数据。当咱们运用逻辑剖析仪的时分,假定没有选用任何触发设置的话,从开端抓取就开端核算时刻,一贯到存满咱们设置的存储深度后,抓取就接连。在实习操作进程中,开端抓取的一段信号或许是无用信号,有用信号或许即是其间一段,但是无用信号还占有了咱们的存储空间。在这种状况下,咱们就能够通过设置触发来行进存储深度的运用率。比方咱们假定想抓取UART串口信号,而串口信号往常没稀有据的时分是高电平,因而咱们能够设置一个下降沿触发。从点击开端抓取,逻辑剖析仪不会把抓到的信号保留到咱们的存储器中,而是会等候一个下降沿的发作,一旦发作了下降沿,才开端进行真实的信号收集,而且把收集到的信号存储到存储器中。也即是说,从点击开端抓取到下降沿这段时刻内的无用信号,被咱们所设置的触发给屏蔽掉了,这是一个十分有用的功用。

  5、抓取波形。逻辑剖析仪和示波器纷歧样,示波器是实时闪现的,而逻辑剖析仪需求害击开端,开端抓取波形,一贯到存储满了咱们所设置的存储深度完毕,然后咱们能够逐步的去剖析咱们抓到的信号,因而点击“开端抓取”这个是有必要要有的。

  6、设置协议解析(规范协议)。假定你抓取的波形是规范协议,比方UART、I2C、SPI这种协议,逻辑剖析仪一般都会配有专门的解码器,能够通过设置解码器,不只仅像示波器那样把波形闪现出来,还能够直接把数据解分出来,以十六进制、二进制、ASCII码等各种办法闪现出来。

  7、数据剖析。和示波器相似,逻辑剖析仪也有各种丈量标线,能够丈量脉冲宽度,丈量波形的频率,占空比等信息,通过数据剖析,查找咱们的波形是不是契合咱们的央求,然后协助咱们处理疑问。

  3、UART、I2C、SPI举例介绍

  咱们运用LA5016逻辑剖析仪抓取串口通讯数据、I2C和SPI的数据界面。

  首要,我把逻辑剖析仪的GND和咱们的KST-51开发板的GND接起来,随意找一个通道,比方用通道3和板子的P3.1引脚接起来。然后让单片机以2400的波特率、无校验的办法发送几个字节的数据。由于UART通讯往常默许是高电平,当数据来的时分,会先呈现一位开端位,因而咱们把触发办法设置成下降沿触发。然后咱们要设置一下采样率和采样深度,由于咱们的信号是2400波特率的,采样率逾越1M就很准了,抓几个字节,采样深度也央求不高,咱们爽性都设置成1M,那么总的收集时刻核算下来即是1秒。点击Start按钮,这个时分,逻辑剖析仪还没有开端收集,由于它要等候一个下降沿发作才开端收集信号。咱们让单片机发送串口通讯数据,逻辑剖析仪就会开端抓取信号,抓到的信号会直接闪如今对应软件的界面上,如图3所示。

  图20-13 抓取UART信号

图3抓取UART信号

  点击右侧Analyzers右侧的加号,选UART通讯协议,进入装备界面,将波特率改成2400,无校验位,挑选通道2,点击OK,就能够直接把数据解分出来,如图4所示。

   图20-14 UART数据解析

图4UART数据解析

   当咱们设置好串口通讯选项后,点击OK,直接就会在咱们的通道上把十六进制闪如今波形上边的悬浮图上,假定要闪现别的进制的数字,还能够点击UART右侧的那个小圆圈,点击闪现为别的格局,包含二进制、ASCII、十进制都能够闪现出来。此外,假定咱们的数据量很大,解分出来后想要用文本办法闪现,也能够点击那个小圆圈,点击输出选项,就能够把数据导出为txt格局,如图5所示。

   图20-15 数据导出

图5数据导出

  图5中的Time即是这个信号发作时刻,Value即是解码值,Parity是校验,假定数据过失也会在后边提示过失,这个功用是不是很帅呢?

  相同的办法,咱们也能够去抓取宽和析I2C和SPI的信号数据。I2C和SPI都不是一条线,比方I2C一个引脚是SCL,一个引脚是SDA,咱们用咱们剖析仪的通道3接到SCL上,通道4接到SDA上,也能够将数据抓出来而且解分出来,其间SDA悬浮的即是解析的数字,如图6所示。

   图20-16 I2C数据解析

图6I2C数据解析

  而SPI是4线的,咱们在运用的时分,分外要留心装备CPOL和CPHA的值,假定这两个值装备的不对,或许是解析不出来数据,或许是解析的数据是过失的数据。解分出来的波形数据别离悬浮在MOSI和MISO的通道上面,如图7所示。

  图20-17 SPI数据解析

图7SPI数据解析

  4、逻辑剖析仪丈量数字电路比示波器的优势

  示波器是专业丈量仿照信号的,而丈量剖析数字信号,逻辑剖析仪比示波器健旺许多,首要有以下几个方面。

  1、丈量数字信号时,示波器一般能够用来查询有没有信号或许是信号的质量怎样,逻辑剖析仪首要用来剖析信号凹凸电往常序时刻,以及通讯的是啥数据。

  2、逻辑剖析仪通道数一般比示波器多。示波器多见有单通道、双通道和四通道。而逻辑剖析仪多见有8通道、16通道、32通道或许更多,丈量多个信号作业状况,分外是并行数据,通道最够多才干把悉数的通道丈量剖分出来。

  3、具有推延才干,能够保留更长时刻的数据。示波器是实时闪现的,实习上他只能闪现其间一小段数据,能够完毕活络改写,带来的缺陷即是存储深度很低。而逻辑剖析仪有较大的存储深度,能够保留许多的数据,然后一点点进行剖析。

  4、具有多种活络的触发功用,能够完毕对欲获取的数据进行挑选,对体系作业中的程序段进行调试。示波器一般只需上升沿、下降沿和电压设置的触发,而逻辑剖析仪不只仅有上升沿和下降沿触发,还能够设置并行数据等更杂乱的触发。

  5、具有健旺的数据解析才干。关于一些杂乱的协议,示波器闪现的是波形,而逻辑剖析仪能够直接把十六进制数据解分出来。除了咱们前边讲过的三种协议外,如今许多逻辑剖析仪都具有几十种协议解析器,能够便当的闪现出解析的数据,而且解分出来的数据能够闪现成为ASCII码、二进制、十进制、十六进制等等,便当直观。

  6、能够将抓到的波形以CSV等格局导出供应给第三方东西,比方matlab进行时域剖析。

  在仿照年代,示波器有着不行代替的优势,但是步入数字国际,逻辑剖析仪具有更健旺的功用,能够称之为剖析数字通讯的利器。

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