邏輯分析儀在數字電路測試中的觸發(fā)選擇

1 引 言

　　隨著(zhù)數字技術(shù)的日新月異，在數字系統，特別是在計算機系統的研制、調試和故障診斷過(guò)程中，由模擬系統的時(shí)域和頻域分析發(fā)展起來(lái)的傳統測試方法與測試儀器往往難以奏效，于是新的數據域測試的理論、方法和相應的測試儀器不斷涌現。邏輯分析儀作為數據域測試儀器中zui有用、zui有代表性的一種儀器，性能與功能日益完善，已成為調試與研制復雜數字系統，尤其是汁算機系統的強有力工具。

　　在邏輯分析儀中，利用觸發(fā)字或觸發(fā)事件的序列來(lái)控制對數據的存儲和顯示，以便住數據流中挑選一個(gè)恰當的觀(guān)察窗口。觸發(fā)能力是邏輯分析儀zui重要的指標，特別是在用邏輯狀態(tài)分析儀跟蹤復雜程序時(shí)，強的觸發(fā)功能以及合理的觸發(fā)條件設置可以使儀器在龐大而復雜的程序流中迅速找到要跟蹤的目標，分析發(fā)生故障、錯誤的部位及性質(zhì)，這將大大縮短軟件和硬件的開(kāi)發(fā)、調試周期，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益。

　　2 邏輯狀態(tài)分析儀的觸發(fā)選擇

　　2.1 觸發(fā)字的選擇

　　用邏輯分析儀觀(guān)察大量數據的方法是設置特定的觀(guān)察起點(diǎn)、終點(diǎn)或與被分析數據有一定關(guān)系的某一個(gè)參考點(diǎn)，這個(gè)特定的點(diǎn)在數據流中一旦出現，便形成一次觸發(fā)事件，相應地把數據存入存儲器，這個(gè)過(guò)程稱(chēng) 為觸發(fā)。這個(gè)特定的參考點(diǎn)并不是一個(gè)模擬信號參數，而是一個(gè)數據字，也可能是字或事件的序列，總之是一個(gè)多通道的邏輯組合，這個(gè)數據字稱(chēng)為觸發(fā)字。由字或事件序列構成的觸發(fā)稱(chēng)為序列觸發(fā)。簡(jiǎn)言之，觸發(fā)字是一個(gè)用于選擇數據窗口的數據字。

　　利用觸發(fā)字進(jìn)行觸發(fā)，是邏輯分析儀zui簡(jiǎn)單、zui基本的觸發(fā)方式，也是復雜觸發(fā)方式中的重要內容。由于邏輯狀態(tài)分析儀常用來(lái)分析軟件，因此往往選計算機地址線(xiàn)或數據線(xiàn)上特定的數據字作為觸發(fā)字。有時(shí)也利用一些控制信號與地址或數據共同組成觸發(fā)字。例如SOOQ.cn版權所有，在觀(guān)測某程序時(shí)，把M，MREQ和RD均有效與某存儲器地址組合作觸發(fā)字，說(shuō)明是在取指周期中對該地址中存的指令機器碼取指時(shí)，觸發(fā)字有效。與上述情況不同，在邏輯定時(shí)分析儀中常用控制信號、I／O信號、外部設備口地址或與外設有關(guān)的信號及其組合作為觸發(fā)字，不一定用地址、數據等完整的數據字來(lái)觸發(fā)。

　　觸發(fā)字的選擇是確定顯示窗口位置的基礎。如果選擇不當，顯示內容可能不說(shuō)明問(wèn)題甚至沒(méi)有顯示。恰當的觸發(fā)字可以顯示欲觀(guān)測的內容或很快逼近待分析的故障點(diǎn)。在有故障的計算機中，由于程序不能正常運行，觸發(fā)字的設置有時(shí)會(huì )感到困難。為捕捉到程序在何處運行，有時(shí)把觸發(fā)字的各位均設置為任意項，用連續跟蹤方式或從多個(gè)單次跟蹤的顯示結果中尋找感興趣的內容，還可以從這種內容中挑選觸發(fā)字進(jìn)一步分析。

　　在觸發(fā)字設定以后，必須保證邏輯分析儀能采集到他才能觸發(fā)。但是被跟蹤的程序往往是非重復性的，因此通常應在邏輯分析儀跟蹤后再啟動(dòng)被跟蹤的程序。在被測系統中按一下復位鍵或重新上電后再啟動(dòng)，都能保證在程序*次經(jīng)過(guò)觸發(fā)字時(shí)立即被識別。如果先啟動(dòng)程序，后令邏輯分析儀跟蹤，則可能觸發(fā)字所在程序己經(jīng)運行過(guò)了，邏輯分析儀就會(huì )沒(méi)有顯示，智能邏輯分析儀大多還會(huì )提示“未找到觸發(fā)字”。

　　2.2 觸發(fā)位置的選擇和延遲觸發(fā)

　　邏輯分析儀觸發(fā)位置的選擇，有觸發(fā)開(kāi)始跟蹤、中心觸發(fā)和觸發(fā)終止跟蹤。在沒(méi)有延遲的情況下，他們使觸發(fā)點(diǎn)分別處于數據窗口的開(kāi)始、中心和結尾部分，具體的選擇總是保證欲觀(guān)測的數據處于顯示窗口之內。例如，要觀(guān)測觸發(fā)以后的數據，則可在不加延遲的情況下使用觸發(fā)開(kāi)始跟蹤。但是即使在這種情況下，有時(shí)還是希望觀(guān)測少量觸發(fā)以前的數據，所以不少內存容量較大的邏輯分析儀在觸發(fā)開(kāi)始跟蹤的情況下，也要存儲、顯示觸發(fā)前的一些數據。當然，這時(shí)大量的數據是處在觸發(fā)點(diǎn)后面的。與此類(lèi)似，在觸發(fā)終止跟蹤的情況下，即使不加延遲，有些邏輯分析儀也要存儲和顯示觸發(fā)點(diǎn)后面的一些數據。

　　延遲觸發(fā)分為時(shí)鐘延遲和事件延遲兩種。

　　時(shí)鐘延遲是在觸發(fā)字被辨認后，延遲所設定的時(shí)鐘數后再觸發(fā)。他zui常用于下列兩種情況：

　?。?） 被跟蹤的程序較長(cháng)而邏輯分析儀內存容量有限，則可在不改變觸發(fā)字的情況下通過(guò)改變延遲量進(jìn)行所謂“多趟”跟蹤，分段跟蹤程序。

　?。?） 用來(lái)調整觸發(fā)字在數據窗口中的位置，特別是對沒(méi)有中心觸發(fā)和觸發(fā)開(kāi)始跟蹤的邏輯分析儀，用延遲觸發(fā)與觸發(fā)終止跟蹤配合，可以產(chǎn)生這兩種功能。

　　事件延遲的一個(gè)重要用途就是分析循環(huán)嵌套一類(lèi)的程序。特別是軟件延時(shí)程序，其循環(huán)量非常大，在用邏輯分析儀實(shí)時(shí)跟蹤程序的執行過(guò)程時(shí)，往往沒(méi)有必要重復跟蹤這些循環(huán)，這時(shí)可用事件延遲把他跳過(guò)去。

　　2.3 多種觸發(fā)功能的應用

　　除了簡(jiǎn)單地利用觸發(fā)字進(jìn)行觸發(fā)以外，現代邏輯分析儀還具有豐富的其他觸發(fā)功能。利用這些功能及其組合，能大大加強邏輯分析儀從數據流中挑選數據窗口的能力。

  2.3.1 “與”、“或”、“非”觸發(fā)

　　利用信號或搜索區間和觸發(fā)條件相“與”的關(guān)系，能對觸發(fā)條件進(jìn)行約束，使觸發(fā)點(diǎn)更準確地指向欲觀(guān)測的數據窗口。實(shí)際上一個(gè)觸發(fā)字包含了多個(gè)信號，也可以看成這些信號是相“與”的關(guān)系。例如，利用某存儲器地址作觸發(fā)字，但只想在該地址寫(xiě)入內容時(shí)觸發(fā)，則可把控制信號也作為觸發(fā)字的一部分，在觸發(fā)字中使存儲器請求和寫(xiě)信號均有效。觸發(fā)限定也是一種常用的相“與”關(guān)系，只有滿(mǎn)足了限定條件，所設定的觸發(fā)字或觸發(fā)事件序列才能進(jìn)行觸發(fā)。在一些智能邏輯分析儀中還可以設置觸發(fā)窗口，規定只在某確定的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間尋找觸發(fā)條件ARCHEAN.net版權所有，這也是一種相“與”的關(guān)系。當程序有可能從幾種不同的路徑進(jìn)入觸發(fā)點(diǎn)時(shí)，利用相“與”的關(guān)系往往可以選擇一條惟一的路徑，增加對觸發(fā)點(diǎn)的選擇性。

　　邏輯分析儀在采用“或”觸發(fā)功能時(shí)，設置多個(gè)觸發(fā)字或觸發(fā)條件，只要其中一個(gè)滿(mǎn)足即產(chǎn)生觸發(fā)。當所跟蹤的程序有幾種可能的流向時(shí)，如果對幾種可能的情況都想觀(guān)察，則可以把每種人口處的地址設置成一個(gè)觸發(fā)字，利用“或”觸發(fā)功能來(lái)跟蹤。這樣不管程序實(shí)際上流向什么方向都可以及時(shí)捕獲有關(guān)數據。

　　如果在一定條件下檢測不到某個(gè)數據就產(chǎn)生觸發(fā)并進(jìn)入跟蹤狀態(tài)，這種功能叫做“非”觸發(fā)功能。在這種觸發(fā)方式下，通常要設置兩個(gè)觸發(fā)字，前一個(gè)觸發(fā)字用來(lái)確定

　　“與”、“或”、“非”觸發(fā)功能可以混合使用，也可以與其他觸發(fā)功能相互配合、共同應用，這給觸發(fā)點(diǎn)的選擇增加了很大靈活性。

　　2.3.2 序列觸發(fā)

　　如果說(shuō)單獨用一個(gè)觸發(fā)字或用外加觸發(fā)信號進(jìn)行觸發(fā)是zui簡(jiǎn)單的觸發(fā)方式，那么序列觸發(fā)就是能適應多種觸發(fā)要求的復雜觸發(fā)方式。通?？梢园岩粋€(gè)觸發(fā)字或一種經(jīng)過(guò)“與”、“或”、“非”操作的觸發(fā)條件作為一級觸發(fā)事件。各觸發(fā)事件可以直接相連構成事件序列，也可以在各觸發(fā)事件問(wèn)加入一定的時(shí)鐘延遲或事件延遲，構成帶延遲的事件序列。用這種事件序列進(jìn)行觸發(fā)，能跟蹤各種復雜的程序，對分析程序的分支、跳轉、嵌套和循環(huán)都帶來(lái)很多方便。

　　序列觸發(fā)可以和計數、計時(shí)功能配合應用，完成對事件的計數統計和對多種響應時(shí)間、程序執行時(shí)間等的計時(shí)功能。

　　序列觸發(fā)還常和復位功能配合，以便在某種情況下對觸發(fā)條件的搜索復位，并重新開(kāi)始辨認觸發(fā)事件序列。復位條件可以是執行到或未執行到某一程序地址，也可以是時(shí)間或計數值超過(guò)了某給定數值。序列觸發(fā)與復位功能配合，可進(jìn)一步增加對觸發(fā)點(diǎn)的選擇性。

　　圖1為用序列觸發(fā)分析復雜分支程序的例子。本例所示是要求只有在一個(gè)通路（即通道2）里順序滿(mǎn)足a，b，c，d條件之后，邏輯分析儀才在e點(diǎn)進(jìn)行觸發(fā)跟蹤程序運行情況。在復雜分支程序中，多次執行不同通路有時(shí)也能滿(mǎn)足序列觸發(fā)要求。例如在圖1中，*次沿著(zhù)通路1執行，滿(mǎn)足了觸發(fā)條件a和b，第二次沿著(zhù)通路3執行，又滿(mǎn)足了觸發(fā)條件c，c，e。盡管兩次執行結果也是按順序滿(mǎn)足a，b，c，d，e五個(gè)條件，但若此時(shí)進(jìn)行跟蹤便會(huì )產(chǎn)生錯誤的結果。為避免出現這類(lèi)問(wèn)題，可以在通路出口處f點(diǎn)設置序列返回。如果在一個(gè)通路中沒(méi)有按順序找到所有觸發(fā)字，只要出現返回點(diǎn)f，就返回到起始狀態(tài)重新開(kāi)始搜索觸發(fā)字，以前已滿(mǎn)足的觸發(fā)字無(wú)效。其工作過(guò)程如圖2所示。對于復雜程序的分析，序列觸發(fā)是*的功能。

　　3 邏輯定時(shí)分析儀的觸發(fā)選擇

　　邏輯定時(shí)分析儀的觸發(fā)與邏輯狀態(tài)分析儀有很多相似之處。例如，邏輯定時(shí)分析儀也常用觸發(fā)字觸發(fā)，可以對觸發(fā)字進(jìn)行限定或對觸發(fā)條件進(jìn)行“與”、“或”、“非”運算，亦可使用外觸發(fā)。定時(shí)儀同樣可以使用序列觸發(fā)，在觸發(fā)字之后或者序列事件之間也允許使用時(shí)鐘延遲或事件延遲。因為觸發(fā)只影響窗口在數據流中的位置，并不影響觸發(fā)以后定時(shí)儀按等時(shí)間間隔采集和存儲數據，所以和邏輯狀態(tài)分析儀一樣，他的觸發(fā)條件是很靈活的。甚至在延遲觸發(fā)中允許選用不等間隔出現的外時(shí)鐘做延遲時(shí)鐘，一旦觸發(fā)后再用等時(shí)間間隔的內時(shí)鐘進(jìn)行采樣，依然可以保證采樣次數與時(shí)間成比例。

　　邏輯定時(shí)分析儀和邏輯狀態(tài)分析儀在觸發(fā)方面的不同，主要表現在兩個(gè)方面，這就是毛刺觸發(fā)和觸發(fā)濾波。

　　3.1 毛刺觸發(fā)

　　邏輯定時(shí)分析儀經(jīng)常用來(lái)分析硬件，而毛刺往往是造成硬件故障的重要原因。由于毛刺的出現時(shí)間往往難以預料nc.qoos.ipi，利用毛刺觸發(fā)功能捕獲毛刺出現前后的情況，就成為邏輯定時(shí)分析儀的重要功能。

　　毛刺觸發(fā)可以單獨使用，也可以與其他觸發(fā)條件共同使用。設置毛刺觸發(fā)通常是按通道進(jìn)行，即的若干個(gè)通道中任何一個(gè)出現了毛刺都進(jìn)行觸發(fā)。在與其他觸發(fā)條件共同使用時(shí)，存在毛刺與其他條件之間往往是相“與”的關(guān)系。

　　3.2 觸發(fā)濾波

　　觸發(fā)濾波時(shí)間又稱(chēng)為異步持續時(shí)間。邏輯定時(shí)分析儀由于工作在異步狀態(tài)，不可能對數據要求建立時(shí)間和保持時(shí)間。但是，有時(shí)由于一些瞬態(tài)現象、器件延時(shí)的微小差別，或者信號中存在毛刺等原因，均可能導致瞬間滿(mǎn)足觸發(fā)條件，產(chǎn)生誤觸發(fā)。這時(shí)，對應惟一的觸發(fā)條件，幾次觸發(fā)獲取的數據有可能不同。

  利用觸發(fā)濾波可以調節異步持續時(shí)間的大小，使觸發(fā)條件必須達到規定的時(shí)間才能產(chǎn)生觸發(fā)，這樣就可以避免某些誤觸發(fā)。對于工作速度低、時(shí)延大的系統，異步持續時(shí)間可選得大一些。

　　當對應惟一的觸發(fā)條件，各次觸發(fā)得到的顯示波形不同時(shí)，應該考慮選擇恰當的異步持續時(shí)間來(lái)消除一些不希望的觸發(fā)。

　　4 結 語(yǔ)

　　在電子測量領(lǐng)域，數據域測量技術(shù)越來(lái)越顯示出其重要性，適時(shí)、合理地使用邏輯分析儀，能迅速有效地解決在數字電路系統方面遇到的一系列問(wèn)題。本文僅從捕獲數據的關(guān)鍵一觸發(fā)條件設置方面進(jìn)行了闡述，還有其他多方面的因素影響到數據的獲取與分析，如：采樣頻率、存儲方式、顯示方式等。只有結合所使用邏輯分析儀的本身特性，將以上各方面綜合考慮，合理設置條件和參數，才能快速捕捉有用信息，解決數字電路硬件及軟件的分析問(wèn)題。