简易逻辑仪的分析

论文编号:JD589 论文字数:19043,页数:57
引言

逻辑分析仪是基本的数据测试仪器，是调试开发数字系统的基本工具，特别是微机化系统的有力工具。随着电子计算机技术的迅速发展，逻辑集成电路、微处理器等数字电路因其精度高、稳定可靠、能对信号进行存储与判断等处理，且可用标准化部件构成各种电路，而越来越得到广泛的应用。常用来实现对某种感兴趣的触发事件适时地获取逻辑信号，通过适当的触发方式设置、显示触发事件到来之前或之后捕获的信号。但在研制与维修这类设备时，使用示波器对信号进行测量已经不可能完成了，需要使用一台逻辑分析仪来观察、分析数字逻辑集成电路及微处理器等大规模集成电路的多路信号时间关系及其状态。
从显示方式上大体可将逻辑分析仪分为两类：逻辑状态分析仪和逻辑定时分析仪。逻辑状态分析仪以“0”、“1”字符或助记符的形式来显示被测系统的逻辑状态，它能直观显示各通道输入数据的状态，常用于程序的检测与分析。逻辑定时分析仪则是用时间图来显示被测信号，显示的时间图是一连串的类似方波的伪形波图。逻辑定时分析仪可观察信号线之间的时间关系，检查数据脉冲的有无及其毛刺，常用于数字系统硬件的检测与分析。
逻辑分析仪的工作过程主要由数据采样、数据存储、触发逻辑和显示等组成。首先通过探头捕获被测的多路数据信号，获得被测装置的逻辑信息；一段时间间隔内采样的一系列数字信息经过锁存后顺序地送往数据存数器存储起来；同时通过触发机构把被捕获的数据字与预置的触发字比较，找到触发字后，由触发逻辑电路按照规定的触发方式产生触发信号，控制数据存储器的存数和转为数据读出，通过显示电路把读出的数据按一定方式显示出来，以便对被测信号进行分析。
由于数据域测试具有与时域、频域等测试不同的特点，相应地，人们根据数字系统特点及其对检测的要求开发了专用于数据域测试的仪器。这些仪器工作特点主要分为节点测试器、总线分析仪和开发系统。节点测试器以节点信息为测试对象，它具有结构简单、使用方便、价格低廉等特点，但数字系统中的数字信息具有严格的时空关系，因此节点测试器的应用有限。由于现在的数字系统几乎都是以CPU、MCU、DSP等为核心的总线系统，要求对多条数据线同时进行时间和空间上的观察，而逻辑分析仪对数据具有很强的选择能力和跟踪能力，所以其可以用于查找总线相关性故障。
近年来，国外逻辑分析仪获得了快速的发展，为适应数字系统的飞速发展，TEK、Agilent等公司开发了许多高性能的逻辑分析仪，采样频率已达到2GHZ，通道数达到数百个，存储深度达到几M。国内在逻辑分析仪的研制方面还相对落后，亟待提高。随着数字化和计算机技术在军用和民用领域应用的日益深入和普及，逻辑分析仪已成为当前国际上最通用的电子测量仪器之一，它是各种微机系统和数字系统新产品开发和测试的有力工具。现在，微处理器的速度越来越快，数字系统也越来越复杂，出现问题的可能性也越来越多，设计需要一个能在短时间内提供所有通道数据检测的工具。目前市场上能够满足这些要求的主流产品，它们的共同特点有：高的测试速率，其中TLA700系列定时分析速率最高为2GHZ，分辨率500ps，在全通道上提供200MHZ的状态分析速率；有相当多的通道，为了同时观测数字系统特别是微处理器的多路信息，逻辑分析仪的通道有的已达上百个；存储深度高达数百K甚至数M；具有丰富灵活的触发方式；逻辑分析仪中带有高性能的微处理器，软件建立在WINDOWS平台上，具有很友好的人机界面。
由于逻辑分析仪功能齐全，结构复杂，技术要求高，目前国外生产的逻辑分析仪都比较昂贵。国内虽然研制了少量的逻辑分析仪，但性能指标偏低，功能也不完善，不能满足实际需要。各单位需要的高性能逻辑分析仪基本上都由国外进口，因此研制高性能逻辑分析仪具有十分重要的意义。

目录

0  引言 1
1  总体设计方案的论证与选择 2
1.1 逻辑分析仪的主要技术指标 2
1.2 设计思路 3
1.3 总体设计方案 5
2  数字信号发生器及门限控制电路的实现 5
2.1 8路数字信号发生器结构组成 5
2.2 门限控制电路结构组成 6
3  逻辑分析仪的实现 7
3.1 简易逻辑分析仪结构组成 7
3.2 数据采集和存储部分 8
3.2.1 信号逻辑电平的判别 8
3.2.2 触发与存储原理 9
3.2.3 硬件电路的实现 9
3.3逻辑状态与波形显示部分 14
3.3.1 显示方法分析 14
3.3.2 显示电路的具体硬件实现 16
3.4 实时波形存储与上下翻页 19
4  功能指标测试及结果分析 20
4.1 测试仪器 20
4.2 数字信号发生器的测试 20
4.3 门限电压测试 20
4.4 简易逻辑分析仪的测试 21
结束语 22
致谢 23
参考文献 错误！未定义书签。
附录1：数字信号发生器电路图 25
附录2：门限控制电路与复位电路图 26
附录3：逻辑采集与存储电路图 27
附录4：示波器显示部分电路图 28
附录5：数字信号发生器程序 29
附录6：逻辑分析部分的程序 32
英文^论文及中文翻译 46
致谢 56

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