數(shù)據(jù)域測量與儀器課件

1、第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器1第第8 8章章 數(shù)據(jù)域測量與儀器數(shù)據(jù)域測量與儀器8.1 數(shù)據(jù)域測量的基本概念數(shù)據(jù)域測量的基本概念 8.2 數(shù)據(jù)域測試技術數(shù)據(jù)域測試技術 8.3 邏輯分析儀邏輯分析儀本章小結本章小結第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器2第第8章章 波形測試與儀器波形測試與儀器學習參考：學習參考：邏輯分析儀是數(shù)據(jù)域測量的主要工具，常用于數(shù)字系統(tǒng)的故障檢測、故障定位、故障診斷以及數(shù)據(jù)流的檢測與顯示。本章主要介紹數(shù)據(jù)域測量技術及邏輯分析儀的組成原理與應用。要求通過學習掌握數(shù)據(jù)域測試方法，了解邏輯筆、邏輯分析儀的組成及應用，理解邏輯分析儀的工作原理。 本章要點：本章要點

2、：數(shù)據(jù)域測試方法、邏輯筆與邏輯分析儀的組成原理及應用。 第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器38.18.1數(shù)據(jù)域測量的基本概念數(shù)據(jù)域測量的基本概念傳統(tǒng)時域測量儀器對模擬電路與系統(tǒng)的測試是行之有效的。但對于復雜數(shù)字電路與系統(tǒng)的測試卻未必奏效，甚至完全無能為力。這是由數(shù)據(jù)域測量的特點所決定的。8.1.1 8.1.1 數(shù)據(jù)域測量的特點數(shù)據(jù)域測量的特點數(shù)據(jù)域測量就是對數(shù)據(jù)流的測量，它面向的測量對象是數(shù)字邏輯電路。數(shù)字邏輯電路以二進制數(shù)字“0”和“1”的方式來表示信息。在每一特定時刻，多位0、1數(shù)字的組合稱為一個數(shù)據(jù)字，數(shù)據(jù)字隨時間的變化按一定的時序關系形成數(shù)據(jù)流。因此，數(shù)字系統(tǒng)是以數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)字作

3、為時間或時序的函數(shù)，而不是將電壓作為時間或頻率的函數(shù)。第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器4數(shù)據(jù)域測量的內容包括數(shù)字系統(tǒng)或設備的故障檢測、故障定位、故障診斷以及數(shù)據(jù)流的檢測和顯示。運行正常的數(shù)字系統(tǒng)或設備的數(shù)據(jù)流是正確的；如果數(shù)據(jù)流發(fā)生錯誤，則說明系統(tǒng)或設備存在故障。因此，只要檢測出輸入與輸出的對應數(shù)據(jù)流關系，即可明確系統(tǒng)功能是否正常、判斷出是否存在故障，并確定出故障的范圍。8.1.2 8.1.2 數(shù)字系統(tǒng)的特點數(shù)字系統(tǒng)的特點數(shù)字系統(tǒng)以數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)字作為時間或時序的函數(shù)，具有以下特點：（1）數(shù)字信號是非周期性的數(shù)字系統(tǒng)或設備按一定的時序工作。在執(zhí)行一個程序時，許多信號只出現(xiàn)一次，或者僅在關

4、鍵時刻出現(xiàn)一次（例第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器5如中斷事件）；某些信號雖然可能會重復出現(xiàn)，但并非是時域上的周期信號，例如子程序的調用。因此，數(shù)據(jù)域測試應能捕獲單次信號和非周期信號，這對于示波器等傳統(tǒng)儀器來說是很難做到的，更難以發(fā)現(xiàn)故障。（2）數(shù)字信號是按時序傳輸?shù)臄?shù)字系統(tǒng)或設備具有一定的邏輯功能，系統(tǒng)中的信號是有序的數(shù)據(jù)流，各信號之間具有嚴格的時序關系。因此，數(shù)據(jù)域測試應能分析各種信號的時序和邏輯關系，并能捕獲單次信號和非周期信號。例如，程序的執(zhí)行必須在規(guī)定的控制信號作用下，取出指令代碼，進行譯碼，并發(fā)出完成該指令的控制信號，這些邏輯關系是在控制器的作用下完成的。第8章 數(shù)據(jù)域測

5、量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器6（3）數(shù)字信號是多通道傳輸?shù)囊粋€字符、一個數(shù)據(jù)、一條指令或地址是由多位數(shù)據(jù)（bit）組成的。因此，數(shù)據(jù)域測量儀器應具有多個輸入通道，每個器件都與總線相接，如同“懸掛”在總線上（即“掛”在總線上），每個器件依靠一定的時序節(jié)拍脈沖工作。所謂總線是指能同時傳輸數(shù)字信息所需的可以復用的多根導線。（4）數(shù)字信息的傳輸方式多種多樣數(shù)字信號是脈沖信號，數(shù)字信息則用高低電平及二者的組合來表示。數(shù)字信息可以以串行方式（bit）或并行方式（byte）傳輸，也可以同步傳輸或異步傳輸。并行傳輸比串行傳輸?shù)男畔鬏斔俣瓤?，但所需的硬件多。串行傳輸一般應用于遠距離數(shù)據(jù)傳輸中。由于總線是復用的，

6、因此，數(shù)據(jù)域測試第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器7應能進行電平判別，確定信號在電路中的建立時間和保持時間，并注意設備的結構、數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)的選擇，應能夠從大量的數(shù)據(jù)流中捕獲有分析意義的數(shù)據(jù)。（5）數(shù)字信號的頻率范圍很寬數(shù)字系統(tǒng)中，中央處理機具有ps(10-12s)量級的時間分辨力，而低速的外部設備如電傳機輸入鍵的選通脈沖卻以ms(10-3s)計量，可見數(shù)字信號的頻率范圍很寬。因此，數(shù)據(jù)域測試儀器應能采集不同速度的數(shù)據(jù)。（6）數(shù)字系統(tǒng)的故障判別與模擬系統(tǒng)不同 模擬系統(tǒng)的故障主要根據(jù)電路中某些節(jié)點的電壓或波形來判別，而數(shù)字系統(tǒng)中的故障判別往往依據(jù)信號間的時序和邏輯關系是否正常來判別。造成

7、數(shù)字系統(tǒng)出錯的數(shù)據(jù)常混在正確的數(shù)據(jù)流第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器8中，有時發(fā)現(xiàn)故障時產生故障的原因早已過去。因此，在檢測與判別故障時，既要分析出錯后的信息狀態(tài)，又要捕獲出錯前的信息狀態(tài)。8.1.3 數(shù)據(jù)域測試儀器設備數(shù)據(jù)域測試儀器設備數(shù)據(jù)域測試的目的是：判別數(shù)字電路或系統(tǒng)中是否存在故障，即故障的診斷；或者確定故障在電路或系統(tǒng)中的位置，即故障的定位。用于數(shù)據(jù)域測試儀器和設備包括以下幾種：（1）萬用表和數(shù)字電壓表萬用表和數(shù)字電壓表常用來測量數(shù)字電路或系統(tǒng)中各種模擬量的大小，例如，D/A變換器的輸出、A/D變換器的輸入等。第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器9（2）邏輯筆和邏輯夾

8、邏輯筆和邏輯夾常用于測試簡單數(shù)字電路的狀態(tài)，即測出電路某一點的狀態(tài)是高電平、低電平，還是脈沖。邏輯夾可測得多路信號電平。（3）邏輯脈沖發(fā)生器（LG，Logic Generator）邏輯脈沖發(fā)生器的外形與邏輯筆相似，能夠產生數(shù)字電路所需的不同寬度、幅度及頻率的邏輯脈沖信號。（4）邏輯分析儀邏輯分析儀是多線示波器與數(shù)字存儲技術發(fā)展的產物，故又稱為邏輯示波器。它能夠對邏輯電路、甚至包括軟件的邏輯狀態(tài)進行記錄和顯示，實現(xiàn)對邏輯系統(tǒng)的分析。第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器10（5）示波器示波器也是數(shù)字電路或系統(tǒng)調試及維修的常用測試儀器，用于測試脈沖的各種參數(shù)與信號幅度，比較輸入信號的波形、相位

9、、幅度及其相互關系。多通道的示波器與特征分析儀、邏輯分析儀一起常被用來測試數(shù)字系統(tǒng)的動態(tài)特性。8.1.4 邏輯筆和邏輯夾邏輯筆和邏輯夾1.邏輯筆邏輯筆邏輯筆具有結構簡單、使用方便的特點，特別適合測試一般門電路和觸發(fā)器的邏輯關系。圖8.1為邏輯筆的外形結構圖，頂端的兩個紅綠燈用于指示數(shù)字電路某一端點的邏輯狀態(tài)，紅燈亮表示是邏輯“1”（高電平），綠燈亮表示是邏輯“0”（低電平）。邏輯筆對被測點邏輯狀態(tài)的響應如表8-1所示。第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器11電源存儲開關綠燈紅燈探針圖8.1 邏輯筆外形結構圖表表8-1 邏輯筆測試響應邏輯筆測試響應被測點邏輯狀態(tài)邏輯筆響應穩(wěn)定的邏輯“1”狀

10、態(tài)（+2.4V+5V）紅燈穩(wěn)定亮穩(wěn)定的邏輯“0”狀態(tài)（0V+0.7V）綠燈穩(wěn)定亮在邏輯“1”與“0”中間狀態(tài)（+0.8V+2.3V）兩燈均不亮單次正脈沖綠紅綠單次負脈沖紅綠紅低頻序列脈沖紅綠燈交替閃爍為了便于記錄下被測點的狀態(tài)，邏輯筆具有記憶功能。當測試某點為高電平時，紅燈點亮，如果此時將邏輯筆移開測試點，紅燈仍繼續(xù)亮。當不需要記錄此狀態(tài)時，可扳動邏輯筆上的存儲開關使其復位。邏輯筆腰部的兩個插孔可以各自提供一個正、負選通脈沖，將其中一個插孔與被測電路的某一選通點相接，邏輯筆將隨著選第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器12通脈沖的加入而做出響應，圖8.2表示在to時刻提供負的選通脈沖時，邏

11、輯筆響應為高電平、紅燈亮的情況。圖8.3為邏輯筆的組成框圖。被測點的邏輯狀態(tài)由探針接入，電平檢測器對信號電平與基準電壓進行比較，選擇與該信號對應的“0”電平通道或“1”電平通道進行脈沖擴展，進入判“0”判“1”網(wǎng)絡（門電路），指示燈驅動器使對應顏色的指示燈點亮。若輸入為中間電平，則不進入任何一路，指示燈不亮。 輸入保護“0”電平檢測器“1”電平檢測器“0”電平脈沖展寬“1”電平脈沖展寬探針判“0”判“1”網(wǎng)絡指示燈驅動器指示燈圖8.3 邏輯筆電路框圖第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器132. 邏輯夾邏輯夾邏輯筆在同一時刻只能顯示一個被測點的狀態(tài)，而邏輯夾可以同時顯示多個端點的邏輯狀態(tài)。

12、圖8.4為邏輯夾的電路結構圖，圖中只畫了16路輸入信號中的一路，各路結構均相同。每個端點信號均通過一個門判電路，門判電路的輸出通過一個非門驅動一個發(fā)光二極管，當輸入信號為高電平時，發(fā)光二極管點亮。邏輯夾與邏輯脈沖發(fā)生器配合使用，可以迅速地查找出數(shù)字電路的邏輯故障。當邏輯脈沖發(fā)生器的信號頻率較低時，邏輯夾可以很清楚地反映出門電路、觸發(fā)器、計數(shù)器或加法器等全部輸入端、輸出端之間的邏輯關系。 第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器148.2 數(shù)據(jù)域測試技術數(shù)據(jù)域測試技術8.2.1 邏輯電路的簡易測試邏輯電路的簡易測試數(shù)字邏輯電路是以處理“0”、“1”組成的數(shù)字信號為目的的電路，由與門、或門、非門

13、和各類觸發(fā)器組成。邏輯電路的測試任務就是確認電路電平的高低是否符合邏輯值的規(guī)定、邏輯關系是否正確，當輸入變化時，電路翻轉是否正確。通常規(guī)定正邏輯時的“1”為高電平，“0”為低電平，負邏輯時相反。門判電路+5V116路路圖8.4 邏輯夾的1路電路結構圖第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器15示波器、邏輯筆、邏輯比較器和邏輯脈沖發(fā)生器等儀器一般用于測試簡單數(shù)字電路，例如，分立元件、中小規(guī)模集成電路、簡單數(shù)字設備或復雜數(shù)字設備的部件。對于很簡單的數(shù)字電路，可以利用小燈泡或發(fā)光二極管LED的亮暗以及小喇叭發(fā)聲強弱來檢測被測電平的高低、邏輯“1”、邏輯“0”以及脈沖的有無等。8.2.2 數(shù)據(jù)域測試

14、方法數(shù)據(jù)域測試方法數(shù)據(jù)域測試的方法包括窮舉測試法、偽窮舉測試法和隨機測試法。（1）窮舉測試法圖8.5為窮舉測試示意圖，圖中窮舉測試矢量產生電路，用來產生被測電路所需的所有可能的組合信號。窮舉測試法第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器16的實質是對被測電路輸入所有可能的組合信號，然后測試與每一種輸入組合信號相對應的全部輸出是否正確。如果所有輸入信號、輸出信號的邏輯關系是正確的，則被測電路就是正確的；反之，被測電路就是錯誤的。最后根據(jù)比較結果給出“合格/失效”的指示。窮舉測試法的優(yōu)點是能測試出存在的全部故障，即故障覆蓋率為100%。缺點是測試時間較長，并隨輸入端數(shù)量的增加呈指數(shù)規(guī)律增加。（2

15、）偽窮舉測試法偽窮舉測試法是把一個大電路劃分成多個子電路，對每個窮舉測試矢量產生電路被測電路參考電路比較合格/失效指示圖8.5 窮舉測試示意圖第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器17子電路進行窮舉測試。該方法可以節(jié)省大量的測試時間。（3）隨機測試法用隨機測試矢量產生電路代替圖8.5中的窮舉測試矢量產生電路，以產生隨機的組合數(shù)據(jù)流序列，同時輸入給被測電路和已知功能完好的參考電路；然后對被測電路和參考電路的輸出進行比較；最后根據(jù)比較結果給出“合格/失效”的指示。隨機測試法一般很難達到100%的故障覆蓋率，常用于測試要求不高的場合。8.2.3 故障類型、故障測試及故障定位故障類型、故障測試及故

16、障定位對于大規(guī)模集成電路、復雜的印制電路板、微型計算機系統(tǒng)等復雜數(shù)字邏輯系統(tǒng)的測試，除了涉及測試方法之外，還第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器18要涉及到故障類型、故障測試、故障定位及測試數(shù)據(jù)流產生等的問題。以下主要討論故障類型、故障測試及故障定位。（1）故障類型數(shù)字電路的故障類型一般分為物理故障和邏輯故障。由于數(shù)字電路內部連線斷開或短接、元器件不良等原因產生的故障稱為物理故障等。數(shù)字電路內部邏輯控制不正確產生的故障稱為邏輯故障，例如由于程序流程不正確而產生的故障。另外，不隨時間改變的故障稱為固定性故障或永久故障；時隱時現(xiàn)的故障稱為間發(fā)故障或間歇故障。目前，數(shù)字電路故障診斷的研究對象多

17、限于固定性的邏輯故障。（2）故障測試與故障定位當一個數(shù)字電路實現(xiàn)的邏輯功能與無故障電路所實現(xiàn)的邏第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器19輯功能不同時，就說明該電路存在故障。因此，根據(jù)這個原理來對數(shù)字電路進行故障測試與檢測。故障測試包括部件測試和整機測試兩種，前者是對單元電路進行的測試，而后者是對整個系統(tǒng)的測試。故障測試的基本方法包括靜態(tài)測試和動態(tài)測試兩種。靜態(tài)測試是指不加輸入信號或加固定電位時的測試，以判斷電路各點電位是否正確，該方法主要用于檢測物理故障，根據(jù)有問題的電位點，可將故障定位于某個器件。動態(tài)測試是在輸入端輸入各種可能的組合數(shù)據(jù)流，通過測試輸出數(shù)據(jù)流的情況來判斷輸出邏輯功能是否

18、正確，該方法主要用于檢測復雜數(shù)字系統(tǒng)的邏輯故障。另外，物理故障也可以引起邏輯功能的錯誤，因此，動態(tài)測試既可檢測系統(tǒng)的邏輯故障，又可檢測系統(tǒng)的物理故障，并最終將檢測出的故障定位于一定的范圍內。 第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器208.3 邏輯分析儀邏輯分析儀邏輯分析儀（LA，Logic Analyzer）是以單通道或多通道實時獲取與觸發(fā)事件相關的邏輯信號、并顯示觸發(fā)事件前后所獲取的信號、供軟件及硬件分析的一種儀器。它能夠用表格、波形或圖形等形式顯示具有多個變量的數(shù)字系統(tǒng)的狀態(tài)，也能用匯編形式顯示數(shù)字系統(tǒng)軟件，從而實現(xiàn)對數(shù)字系統(tǒng)硬件和軟件的測試。隨著微處理器技術在邏輯分析儀中的普遍應用，

19、使邏輯分析儀能夠更加方便地用于微處理器系統(tǒng)的調整與維護。8.3.1 邏輯分析儀的分類邏輯分析儀的分類邏輯分析儀包括邏輯狀態(tài)分析儀和邏輯定時分析儀。邏輯狀態(tài)分析儀（LSA，Logic State Analyzer）以二進制、十六進第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器21制或ASC碼等的狀態(tài)顯示被測邏輯狀態(tài)，由被測系統(tǒng)提供采集數(shù)據(jù)的時鐘脈沖，側重于軟件分析。邏輯定時分析儀（LTA，Logic Timer Analyzer）以時域波形的形式顯示被測信號，由邏輯分析儀自身提供采集數(shù)據(jù)的時鐘脈沖，主要用于硬件分析。目前，邏輯分析儀一般都具有邏輯狀態(tài)分析儀和邏輯定時分析儀所具備的功能，已被廣泛應用于

20、數(shù)字集成電路、印制板系統(tǒng)、微處理器系統(tǒng)等數(shù)字系統(tǒng)的測試中。 8.3.2 邏輯分析儀的特點邏輯分析儀的特點與示波器相比較，邏輯分析儀具有以下特點：（1）檢測方法和范圍邏輯分析儀利用時鐘脈沖進行采樣，可以顯示觸發(fā)前后的第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器22邏輯狀態(tài)，顯示范圍等于時鐘脈沖周期乘以存儲容量。而示波器只能顯示觸發(fā)后掃描時間設定范圍內的波形。（2）輸入通道邏輯分析儀容易實現(xiàn)多通道（8、16個或更多）輸入。（3）觸發(fā)方式邏輯分析儀采用數(shù)字方式觸發(fā)；能夠根據(jù)多通道邏輯組合進行觸發(fā)，故可以實現(xiàn)與系統(tǒng)動作同步觸發(fā)；可以用隨機窄脈沖進行觸發(fā)；并能夠進行多級按順序觸發(fā)。從而提高測試效率，擴展邏

21、輯分析儀的應用。（4）顯示方式邏輯分析儀能夠低速讀出存入存儲器的數(shù)據(jù)，然后采用第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器23多種方式顯示，而且可以采用與被測系統(tǒng)同樣的方法處理、顯示數(shù)據(jù)，更加符合被測系統(tǒng)的實際工作情況，測量結果真實可靠。（5）比較功能邏輯分析儀一般有參考存儲器和跟蹤存儲器兩套存儲器。參考存儲器用于存放系統(tǒng)正常工作的數(shù)據(jù)。跟蹤存儲器用于存放系統(tǒng)實際工作時跟蹤測試所得的數(shù)據(jù)。在測試過程中，兩套存儲器的內容可以根據(jù)設置條件進行比較，能夠方便地找出系統(tǒng)故障的原因與位置。8.3.3 邏輯分析儀的組成邏輯分析儀的組成邏輯分析儀的基本組成框圖如圖8.6所示，CRT為陰極射線示波管。 第8章

22、數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器24比較器門限電平采樣器存儲器顯示發(fā)生器觸發(fā)器&延遲計數(shù)&控制電路&.XYZ內部時鐘外部時鐘外部觸發(fā)通道CH1CH2CHnCRT圖8.6 邏輯分析儀的組成框圖.第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器25被測信號經(jīng)過多通道邏輯測試探極形成并行數(shù)據(jù)，送至比較器，輸入信號在比較器中與外部設定的門限電平進行比較，大于門限電平值的信號在相應的線上輸出高電平，反之，輸出低電平，并對輸入波形進行整形。經(jīng)比較整形后的信號送至采樣器，在時鐘脈沖控制下進行采樣。被采樣的信號按順序存放在半導體存儲器中，假設存儲器容量為1k（1024位），則能夠記錄所有輸入通道在1024次采樣中

23、所得到的信息，采樣信息以“先進先出”的原則存放在存儲器內。當存儲器已存滿數(shù)據(jù)但尚未得到顯示命令時，存儲器將自動舍棄舊數(shù)據(jù)，裝入新數(shù)據(jù)。當存儲器得到顯示命令時，將按照先后順序逐一讀出信息，在顯示發(fā)生器中形成X、Y、Z三個軸向的模擬信號，由CRT按設定的顯示方式顯示出被測量來。 第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器268.3.4 邏輯分析儀的觸發(fā)方式邏輯分析儀的觸發(fā)方式邏輯分析儀可以同時采集多路信號，以便于對被測系統(tǒng)正常運行的數(shù)據(jù)流邏輯狀態(tài)和各信號間的相互關系進行觀測和分析。為了便于在較小的存儲容量范圍內采集和存儲所需觀測點前后變化的波形，邏輯分析儀設有多種觸發(fā)方式。（1）組合觸發(fā)組合觸發(fā)方

24、式又稱為內部觸發(fā)方式，是指將被測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字與通過儀器面板上的觸發(fā)字選擇開關人工預置的觸發(fā)字進行比較，如果系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字與預置的觸發(fā)字相符，則產生一次觸發(fā)。組合觸發(fā)方式是邏輯分析儀一般都采用的觸發(fā)方式，故又稱為基本觸發(fā)方式。設置觸發(fā)字時，每一個通道可取0、1、x三種觸發(fā)條件。第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器27“1”表示該通道為高電平時產生觸發(fā)，“0”表示某通道為低電平時產生觸發(fā)，“x”表示通道狀態(tài)為“任意”，亦即通道狀態(tài)不影響觸發(fā)條件。各通道狀態(tài)設置好后，如果被測系統(tǒng)各通道數(shù)據(jù)同時滿足上述條件，則產生觸發(fā)信號。 圖8.7為四通道組合觸發(fā)方式的實例。CH0（1）與CH3（1）表示通道0

25、和通道3組合觸發(fā)條件為高電平；CH1（0）表示通道1觸發(fā)條件為低電平；CH2（x）表示通道2觸發(fā)條件為任意，對觸發(fā)不產生影響。故觸發(fā)信號是在CH0、CH1、CH3相與條件下產生的，即觸發(fā)字為1001或1101（CH0、CH3分別位于觸發(fā)字的最右邊、最左邊）。圖8.7中，當采集數(shù)據(jù)流中出現(xiàn)1001或1101時，產生觸發(fā)脈沖，停止數(shù)據(jù)采集，存儲器中存入的數(shù)據(jù)是產生觸發(fā)字之第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器28前各通道的狀態(tài)變化情況，觸發(fā)字位于存儲器存儲隊列的最后面，并顯示在顯示器的最后一行，故又稱為終端觸發(fā)方式。如果觸發(fā)字選擇的是某一出錯的數(shù)據(jù)字，邏輯分析儀即可捕獲并顯示被測系統(tǒng)出現(xiàn)這一出

26、錯數(shù)據(jù)字之前一段時間內各通道狀態(tài)的變化情況，即被測系統(tǒng)故障發(fā)生前的工作狀態(tài)，這對于數(shù)字系統(tǒng)的故障診斷是很方便的。CH0（1）CH1（0）CH2（x）CH3（1）觸發(fā)信號圖8.7 四通道組合觸發(fā)實例第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器29（2）延遲觸發(fā)在故障診斷時，常常希望既能看到觸發(fā)點前的情況，又能看到觸發(fā)點后的情況，這時可設置一個延遲門，當捕獲到觸發(fā)字后，經(jīng)一段時間的延遲后再停止數(shù)據(jù)采集，則存儲器中存儲的數(shù)據(jù)就能包括觸發(fā)點前后的數(shù)據(jù)，這種觸發(fā)方式稱為延遲觸發(fā)。延遲觸發(fā)常用于分析循環(huán)程序和嵌套循環(huán)程序，也常用于觀察跳動性的偶然故障，這是因為該方式能觀察到跳動前后的有關信息。當延遲門關閉數(shù)

27、據(jù)采集時，如果存儲器中的第一個數(shù)據(jù)字剛好是預置的觸發(fā)字，則存儲器中存儲的數(shù)據(jù)全部是捕獲觸發(fā)字后的數(shù)據(jù)，該觸發(fā)方式稱為始端觸發(fā)。如果控制延遲數(shù)剛好等于存儲容量的一半，可使觸發(fā)字位于中間，這種方式稱為中心觸發(fā)。第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器30（3）限定觸發(fā)限定觸發(fā)是對設置的觸發(fā)字加限定條件的觸發(fā)方式。有時設定的觸發(fā)字在數(shù)據(jù)流中出現(xiàn)較為頻繁，為了有選擇地存儲和顯示特定的數(shù)據(jù)流，邏輯分析儀中增加一些附加通道作為約束或選擇所設置的觸發(fā)條件。例如對前述四通道觸發(fā)字的選擇再加入第五個通道Q，設定當Q=0時，觸發(fā)字有效，Q=1時，觸發(fā)字無效，第五個通道只作為觸發(fā)字約束條件，并不對它進行數(shù)據(jù)采集、

28、存儲、顯示，僅僅用它篩選去掉一部分觸發(fā)字，該方式為限定觸發(fā)方式。（4）序列觸發(fā)序列觸發(fā)是為檢測復雜分支程序而設計的一種重要觸發(fā)方式。當采樣數(shù)據(jù)與某一項預先設定的字序列（而不是一個第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器31字）相符后才觸發(fā)跟蹤數(shù)據(jù)流。（5）計數(shù)觸發(fā)較復雜的軟件系統(tǒng)中常常出現(xiàn)嵌套循環(huán)的情況，如果在邏輯分析儀的觸發(fā)邏輯中設立一個“遍數(shù)計數(shù)器”，即可針對某次需觀察的循環(huán)進行跟蹤，而對其他各次循環(huán)不進行跟蹤，該方式稱為計數(shù)觸發(fā)。（6）“毛刺”觸發(fā)利用濾波器從輸入信號中取出一定寬度的脈沖作為觸發(fā)信號，可以在存儲器中存儲“毛刺”出現(xiàn)前后的數(shù)據(jù)流，以便于觀察和尋找由于外界干擾而引起的數(shù)字電

29、路誤動作的現(xiàn)象和原因，該方式稱為“毛刺”觸發(fā)。第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器32除了上述六種觸發(fā)方式外，有的邏輯分析儀還具有以下幾種觸發(fā)方式：1）當事件1或事件2出現(xiàn)n次后產生觸發(fā)。2）事件1出現(xiàn)n次后出現(xiàn)事件2才產生觸發(fā)信號。3）事件1出現(xiàn)n次后出現(xiàn)非事件2才產生觸發(fā)信號。8.3.5 邏輯分析儀的顯示方式邏輯分析儀的顯示方式邏輯分析儀將被測信號用數(shù)字形式寫入存儲器后，測量者可以根據(jù)需要通過控制電路將內存中的全部或部分數(shù)據(jù)穩(wěn)定地顯示在熒光屏上。邏輯分析儀具有以下幾種顯示方式。（1）定時顯示方式定時顯示方式是以邏輯電平表示波形圖的形式將存儲器中第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀

30、器33的內容顯示在熒光屏上的，該方式顯示的是一連串經(jīng)過整形后的類似方波的波形，高電平代表“1”，低電平代表“0”，由此可以確定邏輯電平與時間的關系，如圖8.8所示。由于顯示的不是被測點信號的實際波形，所以又稱為“偽波形”或“偽時域波形”。定時顯示方式可以將存儲器的全部內容按順序顯示出來，也可以改變順序顯示，這樣更便于進行比較分析。 （2）狀態(tài)表顯示方式狀態(tài)表顯示方式是將存儲器內容以二進制、八進制、十進制或十六進制等各種數(shù)制形式顯示在熒光屏上，如表8-2所示。有的邏輯狀態(tài)圖8.8 定時顯示圖第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器34分析儀還具有反匯編能力，可以把總線上出現(xiàn)的數(shù)據(jù)翻譯成助記符，

31、并在顯示器上顯示出程序表來，即反匯編顯示，如表8-3所示。 表表8-2 狀態(tài)表顯示狀態(tài)表顯示地址（HEX）數(shù)據(jù)（HEX）狀態(tài)（BIN）2850341101028517F0101128529D110002853AC00111表表8-3 反匯編顯示反匯編顯示地址（HEX）數(shù)據(jù)（HEX）操作碼操作數(shù)（HEX）2000214220LDHL，2042H20030604LDB，04H200597SUBA200623INCHL第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器35（3）圖解顯示方式圖解顯示是將熒光屏X、Y方向分別作為時間軸、數(shù)據(jù)軸進行顯示的一種方式。它將欲顯示的數(shù)字量通過D/A變換器變換成模擬量，按

32、照存儲器中取出數(shù)字量的先后順序將此模擬量顯示在熒光屏上，形成一個圖像的點陣。圖8.9顯示的是一個簡單BCD計數(shù)器的工作圖形，BCD計數(shù)器由全零狀態(tài)（0000B）開始工作，每一個時鐘脈沖使計數(shù)值增加1，計數(shù)狀態(tài)變化的數(shù)字序列為：00000001001000110100010101100111100010010000周而復始地循環(huán)。經(jīng)D/A變換后的亮點每次增加1，就形成由左下方開始向右上方移動的10個亮點，當由10010000時，亮點回到顯示器底部，如此循環(huán)往復。 第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器36圖解顯示方式對數(shù)字信號的分析很有幫助。例如，將一個模擬量經(jīng)過A/D變換后進行數(shù)字濾波，然

33、后將濾波后的數(shù)字量D/A變換為模擬量，再將數(shù)字濾波前后的模擬量分別送至CRT顯示，即可對數(shù)字濾波前后的模擬量進行比較。圖解顯示對觀察程序運行情況很有意義。將地址總線上的信息引入邏輯分析儀，經(jīng)D/A變換后進行圖解顯示，顯示出循環(huán)往復的地址量表示運行循環(huán)程序，出現(xiàn)不連續(xù)的地方表示程序跳轉或偏離正常順序的狀態(tài)（即出錯）。 采樣電路存儲器顯示電路DAC數(shù)據(jù)BCD計數(shù)器圖8.9 BCD計數(shù)器圖解顯示XY第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器37（4）映像顯示方式映像顯示是把邏輯分析儀存儲器的全部內容以點圖形式一次顯示出來。與圖解顯示不同的是：該方式將每個存儲器字分為高位和低位兩部分，分別經(jīng)由X、Y方

34、向D/A變換器變換為模擬量，送入CRT的X、Y通道，所以每個存儲器字點亮熒光屏上的一個點。如果映像顯示的圖形與正確的映像圖不同，則表示被測系統(tǒng)存在故障。圖8.10為十進制1位BCD計數(shù)器映像圖，該數(shù)據(jù)字的4位二進制代碼分別以b3、b2、b1、b0表示，b3、b2位經(jīng)D/A變換后送入Y方向，b1、b0位經(jīng)過D/A變換后送入X方向，CRT上顯示的第一行四個點的代碼分別為00000011，第二行四個點的代碼分別為01000111，第三行為1000和1001，由1001返回0000狀態(tài)。 第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器38映像顯示方式也可以觀察程序運行情況。與圖解顯示方式相同，如果用分析儀

35、觀察微機的地址總線，則顯示出的每個亮點是程序運行中一個地址的映像，圖8.11和表8-4為某程序存儲與運行映像圖的對照圖表，圖中三個“”號表示地址單元的坐標位置。 000000111000 1001采樣電路存儲器顯示電路DACb1、b0圖8.10 十進制1位BCD計數(shù)器映像顯示XDACYb3、b201110000007F00FF28FFFF00FFFFFFF84004 400928008080圖8.11 程序運行的映像圖第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器39表表8-4 程序存儲與運行映像圖對照表程序存儲與運行映像圖對照表0000007F堆棧280028FF主程序40044009輸入/輸出

36、FFF8FFFF向量（5）直方圖顯示方式常見的直方圖顯示有時間直方圖和標號直方圖兩種方式。時間直方圖顯示各程序執(zhí)行時間的分布情況，用以確定各程序模塊及整個程序的最小、最大和平均執(zhí)行時間，據(jù)此可找出花費CPU時間過長及效率低、質量不高的程序模塊。這是一種很有價值的測量和分析方法，其主要優(yōu)點是能進行實時測試分析。圖8.12表示某個由M1240、CLEAR、DASH和DELAY程序模塊組成的軟件運行情況。由圖可見，執(zhí)行DELAY、DASH程序幾乎花了CPU的全部時間。 第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器40標號直方圖又稱為地址直方圖。邏輯分析儀反復測量并累計在各個地址范圍內事件出現(xiàn)的次數(shù)，最

37、后以直方圖形式顯示測量結果。圖8.13表示了上例程序的標號直方圖，它與時間直方圖的結果是一致的。上述五種顯示方式各具特點，應針對不同的測試對象，選擇合適的顯示方式。映像顯示適合對系統(tǒng)工作進行“全景”檢查，圖解顯示適合對可疑區(qū)進行較仔細的檢查，狀態(tài)表顯示可以對故障區(qū)進行仔細分析。圖8.12 時間直方圖97.4usCLEAR29.2us1240399msDASH665msDELAYsssmsmsmsusususnsns10010110010110010110010第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器418.3.6 邏輯分析儀的應用邏輯分析儀的應用邏輯分析儀的探頭由若干個具有細小探針的探極集中

38、而成，可以探測高密度的集成電路。將被測系統(tǒng)接入邏輯分析儀，利用邏輯分析儀的探頭檢測被測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流。邏輯分析儀對被測系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采樣的方式分為同步采樣和異步采樣。以被測系統(tǒng)時鐘脈沖作為數(shù)據(jù)采樣脈沖的方圖8.13 標號直方圖70%10773DELAY30%4617DASH0%0CLEAR0%01240OCCURENCESNAME10987654321%NUMBER OFRANGEPERCENTAGE第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器42式稱為同步采樣；以邏輯分析儀自身產生的時鐘脈沖作為數(shù)據(jù)采樣脈沖的方式稱為異步采樣。由于邏輯分析儀內部時鐘頻率一般比被測系統(tǒng)的時鐘頻率高很多，故可以在單位時

39、間內得到更多的信息量，從而提高了測試分辨力，測試的數(shù)據(jù)將更精確。例如，同步采樣無法檢測兩相鄰時鐘脈沖間的干擾波形，而異步采樣卻可以檢測出波形中的“毛刺”干擾，并將“毛刺”干擾存儲到存儲器中。數(shù)據(jù)存儲過程中，為了便于存入所需的檢測數(shù)據(jù)流，應注意選擇合適的觸發(fā)方式。邏輯分析儀也可以不采用觸發(fā)方式工作，使被測系統(tǒng)數(shù)據(jù)不斷存入存儲器，待存儲器存滿之后，自動進入顯示過程。 邏輯分析儀的工作過程就是數(shù)據(jù)采集、存儲、觸發(fā)及顯第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器43示的過程。由于分析儀采用了數(shù)字存儲技術，可將數(shù)據(jù)采集工作和顯示工作分開進行或同時進行，若有必要還可以對存儲數(shù)據(jù)反復進行顯示。邏輯分析儀的應用

40、實例如下：1. 測試數(shù)字集成電路測試數(shù)字集成電路將數(shù)字集成電路芯片接入邏輯分析儀中，選擇合適的顯示方式，得到具有一定規(guī)律的圖像。如果顯示不正常，可以根據(jù)顯示的不正確圖形，查找到邏輯故障的位置。圖8.14為測量RAM2114的連接圖。RAM2114是容量為1KB4的RAM存儲芯片，它有10條地址線，4條數(shù)據(jù)線，一個片選信號端 ，一個寫允許信號端 。當 端提供“0”信號時，對RAM進行寫入功能的測試。當 端提供“1”信號時，對RAM進行讀出功能的測試。由邏輯脈沖發(fā)生器提供RAM工作的各種邏輯脈CSWECSWE第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器44沖，邏輯分析儀的探頭與RAM的所有管腳連接以

41、檢測所有管腳上產生的信息。2.測試時序關系及干擾信號測試時序關系及干擾信號邏輯定時分析儀可以用來檢測數(shù)字系統(tǒng)中各信號間的時序關系、信號的延遲時間以及各種干擾脈沖等。例如，測定邏輯分析儀HP1615 POD1 POD3CLOCKRAM2114 I/O3I/O0 A7A0 A9A8 DRIVER A DRIVER B DRIVER C DRIVER D邏輯脈沖發(fā)生器48211圖8.14 測量RAM2114的連接圖30 POD2 7010640701001第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器45計算機通道電路之間的延遲時間時，可將計算機通道電路的輸入信號、輸出信號各自接到邏輯分析儀的一組輸入端

42、，然后利用脈沖間隔的變化，在熒光屏上顯示出輸出與輸入波形間的延遲時間。磁帶機或磁盤機等計算機外部設備在使用中常出現(xiàn)“毛刺”型干擾脈沖，用示波器難以捕捉到這種偶發(fā)的窄脈沖信號，但邏輯分析儀卻可以使用“毛刺”觸發(fā)方式迅速準確地捕捉并顯示出來。3. 檢測微處理器系統(tǒng)的運行情況檢測微處理器系統(tǒng)的運行情況微處理器系統(tǒng)工作過程中經(jīng)常發(fā)生軟硬件故障，圖8.15是用邏輯分析儀檢測微處理器系統(tǒng)運行情況的連接示意圖。圖中CP提供邏輯分析儀與CPU工作的時鐘脈沖，微處理器系統(tǒng)的 第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器46多路并行地址信號和數(shù)據(jù)信號分別接到邏輯分析儀的輸入探頭，用讀寫控制線作為邏輯分析儀的觸發(fā)信號。這樣可以使運行中的微處理器系統(tǒng)的地址線和數(shù)據(jù)線上的內容通過邏輯分析儀顯示出來。當發(fā)現(xiàn)故障時，可以采用不同的顯示方式顯示出故障前后的信息情況，為迅速排除故障、提高工作效率提供便利。 CPCPUROM/RAMI/O邏輯分析儀圖8.15 檢測微處理器系統(tǒng)(a) 0011 0100 0001 0000 1111 1011 1110 1010（地址總線）（數(shù)據(jù)總線） A7 A0 D7 D0(b)地址總線數(shù)據(jù)總線第8章 數(shù)據(jù)域測量與儀器 數(shù)據(jù)域測量與儀器47除了故