邏輯分析儀使用教程

1、聲明: 本文來自 另外,將68013制作邏輯分析儀的原理說明簡(jiǎn)單整理了一下,大家可以看看,如果想DIY也就不難了。點(diǎn)擊此處下載ourdev_578200.pdf(文件大小:203K(原文件名:邏輯分析儀開發(fā)手冊(cè).pdf前言一、什么是邏輯分析儀二、使用介紹三、安裝說明四、Saleae軟件使用方法五、邏輯分析儀硬件安裝六、使用Saleae分析電視紅外遙控器通信協(xié)議七、使用Saleae分析UART通信八、使用Saleae分析IIC總線通信九、使用Saleae分析SPI總線通信十、Saleae邏輯分析儀使用問題和注意事項(xiàng) 淘寶地址: (原文件名:21.jpg前言:工欲善其事,必先利其器。邏輯分析儀是電

2、子行業(yè)不可或缺的工具。但是由于一直以來,邏輯分析儀都屬于高端產(chǎn)品,所以價(jià)格居高不下。因此我們首先要感謝Cypress公司,提供給我們68013這么好的芯片,感謝俄羅斯毛子哥將這個(gè)Saleae邏輯分析儀開源出來,讓我們用平民的價(jià)格,就可以得到貴族的待遇,獲得一款性價(jià)比如此之高的邏輯分析儀,可以讓我們?cè)谶M(jìn)行數(shù)字邏輯分析儀的時(shí)候,快速查找并且解決許多信號(hào)、時(shí)序等問題,進(jìn)一步提高我們處理實(shí)際問題的能力。原本計(jì)劃,直接將Saleae的英文版本使用手冊(cè)直接翻譯過來提供給大家,我花費(fèi)半天時(shí)間翻譯完后,發(fā)現(xiàn)外國人寫的東西不太符合我們國人的思維習(xí)慣,當(dāng)然,也是由于我的英語水平有限,因此,我根據(jù)自己摸索這個(gè)Sal

3、eae的過程,寫了一份個(gè)人認(rèn)為符合中國人習(xí)慣的Saleae,提供給大家,希望大家在使用過程中少走彎路,快速掌握使用方法,更快的解決自己實(shí)際遇到的問題。由于個(gè)人水平有限,因此在文章撰寫的過程中難免存在問題和錯(cuò)誤,如果有任何問題,希望大家能夠提出來,我會(huì)虛心接受并且改進(jìn),希望通過我們的交流,給越來越多的人提供更加優(yōu)秀的資料,共同進(jìn)步。一、什么是邏輯分析儀:邏輯分析儀是一種類似于示波器的波形測(cè)試設(shè)備,它通過采集指定的信號(hào),并通過圖形或者數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)化的方式展示給開發(fā)人員,開發(fā)人員通過這些圖形化時(shí)序信號(hào)按照協(xié)議來分析硬件或者軟件中的錯(cuò)誤。邏輯分析儀是設(shè)計(jì)中不可缺少的設(shè)備,通過它,可以迅速定位錯(cuò)誤,發(fā)現(xiàn)并解

4、決問題,達(dá)到事半功倍的效果,尤其在分析時(shí)序,比如1wire、I2C、UART、SPI、CAN等數(shù)據(jù)的時(shí)候,應(yīng)用邏輯分析儀解決問題非?？焖?。如果在你的工作中有數(shù)字邏輯信號(hào),你就有機(jī)會(huì)使用邏輯分析儀。因此應(yīng)選好一種邏輯分析儀,既符合所用的功能,又不太超越所需的功能。用戶多半會(huì)找一種容易操作的儀器,它在功能控制上操作步驟較少,菜單種類也不多,而且不太復(fù)雜。而Saleae就是一種低端的,比較適合大眾化的邏輯分析儀,價(jià)格便宜,而且常用的邏輯分析功能足夠,人機(jī)界面人性化,非常適合實(shí)用。以下是一個(gè)Saleae分析I2C時(shí)序的一個(gè)典型例子:從圖中我們可以清晰的看到,起始信號(hào)start,從地址是0x50的器件中

5、去讀取數(shù)據(jù),第一個(gè)字節(jié)是0xc0,第二個(gè)字節(jié)是0x50,有了邏輯分析儀,我們可以快捷的找出我們的I2C時(shí)序讀寫數(shù)據(jù)的正確與否,可以很快將問題解決。后邊的講解中,我會(huì)詳細(xì)講解邏輯分析儀分析紅外遙控器,UART時(shí)序,I2C 時(shí)序的具體方式方法。 (原文件名:1.jpg二、使用介紹1、saleae的帶寬是24M,也就是所謂的最高采樣頻率是24M,根據(jù)乃奎斯特采樣定律,12M以下都可以還原信號(hào)。但就實(shí)際系統(tǒng)來講,采樣頻率至少要保持在信號(hào)頻率的5倍以上,一般在10倍以上會(huì)比較準(zhǔn)確。也就是說,信號(hào)頻率在2M以下,采樣會(huì)很準(zhǔn)。Ps:論壇有人說可以采12M,6M,3M等等。24M采12M的標(biāo)準(zhǔn)方波,風(fēng)險(xiǎn)極大,

6、稍有誤差就會(huì)出錯(cuò),如果12M的上升沿和下降沿較緩也容易出錯(cuò)。因此,根據(jù)理論,在10倍于信號(hào)頻率的情況下基本沒問題,一般應(yīng)該采2M以下的波形,對(duì)于常見的通信,2M的信號(hào)速率已經(jīng)很高了。2、采樣深度:理論上,這個(gè)Saleae邏輯分析儀的采樣深度是1000M,也就是說,可以保存的最大數(shù)據(jù)量是1G,實(shí)際使用的設(shè)置太大等待時(shí)間長(zhǎng),所以通常使用10M到50M就差不多了,只要能夠抓夠我們需要的是數(shù)據(jù)量就可以了。3、經(jīng)測(cè)試,在XP系統(tǒng)、win7系統(tǒng)、VISTA系統(tǒng)下都可以正常使用。三、安裝說明安裝之前,務(wù)必要確認(rèn),你的電腦是USB2.0高速的,低速的USB是不可能正常工作的!1. 由于saleae的上位機(jī)軟件

7、是基于.net開發(fā)的軟件平臺(tái),所以在安裝之前,先要安裝.NET Framework 3.5 SP1,這個(gè)可以直接安裝在光盤里邊wcu文件夾里邊的dotNetFx35setup.exe的離線安裝包。2. 安裝saleae.exe的軟件就可以,安裝以后,插上Saleae邏輯分析儀后會(huì)再次提示自動(dòng)安裝插件,直接點(diǎn)“是”,直到自動(dòng)安裝完畢。3.安裝后,可以通過桌面快捷方式打開Saleae的軟件,打開后,可以在當(dāng)前圖像上清楚的看到你的邏輯分析儀是否成功連接,如果你已經(jīng)在電腦上插上你的邏輯分析儀,圖形最上側(cè)會(huì)顯示“connected”和“start”,當(dāng)前是沒有插邏輯分析儀狀態(tài),顯示“disconnect

8、ed”和“start simulation”。 (原文件名:2.jpg四、Saleae軟件使用方法在左側(cè)第一個(gè)下拉欄,可以選擇采樣數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)深度,意思即為我將要保存多少采樣數(shù)據(jù),第二個(gè)下拉欄,是采樣頻率,即1秒時(shí)間內(nèi),我要采樣多少次。一般情況下,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)深度,根據(jù)具體情況,夠用就可以,采樣頻率呢,保證在信號(hào)頻率的10倍以上即可。在右側(cè)的8個(gè)通道,我們可以根據(jù)自己的喜好,改變每個(gè)通道的名字,也可以不動(dòng)。我們先拔下邏輯分析儀,在模擬的情況下采集一幀數(shù)據(jù)看看,我們?cè)O(shè)置邏輯分析儀模擬采樣的深度是1M,采樣頻率是16M,點(diǎn)一下“start simulation”,大家看,這個(gè)波形就是一個(gè)模擬的波形,我們

9、可以在圖形上直接看到數(shù)據(jù)。 (原文件名:3.jpg觀察更多數(shù)據(jù)的方法:1、可以用鼠標(biāo)拖動(dòng)下邊的這兩個(gè)帶箭頭的按鈕或者這個(gè)小滑塊。2、在一側(cè)擺動(dòng)鼠標(biāo),即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)左右查看。放大縮小數(shù)據(jù)圖形的方法:1、使用鼠標(biāo)的滾輪,即可實(shí)現(xiàn)圖形的縮放。2、點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵,就是放大,右鍵就是縮小。觀察具體的波形數(shù)據(jù)的時(shí)間標(biāo)記的辦法1、在圖形的最上側(cè),可以直接觀察到當(dāng)前的時(shí)間標(biāo)簽的等級(jí),如是ms級(jí)別還是s級(jí)別,可以作為放大縮小圖形的依據(jù),會(huì)隨著你縮放的設(shè)置自動(dòng)變化,并且有從0時(shí)刻到當(dāng)前位置的具體時(shí)間標(biāo)識(shí)。2、可以將鼠標(biāo)放到圖形的位置上直接在右下的小窗口處觀察到圖形的具體時(shí)間標(biāo)識(shí)。3、點(diǎn)擊右下小窗口的T1或者T0,即可

10、在圖形的任何位置放置這兩個(gè)時(shí)間標(biāo)簽,并且可以在小窗口觀察到這兩個(gè)時(shí)間標(biāo)簽之間的差值。五、邏輯分析儀硬件安裝1、安裝邏輯分析儀硬件邏輯分析儀有一根USB線,1組邏輯分析儀打標(biāo)線,還有一組邏輯分析儀夾子線,USB線是用來將邏輯分析儀連接到電腦上的,打標(biāo)線和夾子線可根據(jù)你的實(shí)際需求任選其一,其中每組線里是10條線,有2條GND線,8條數(shù)據(jù)線分別代表邏輯分析儀的8個(gè)通道,插上邏輯分析儀后軟件如下圖所示,剛才的“disconnected”變成“connect”,剛才的“start simulation”變成了“start”,并且我們可以在當(dāng)前頁面,設(shè)置數(shù)據(jù)保存深度,采樣頻率,可以輸入通道名稱,設(shè)置觸發(fā)等

11、等,還可以得到當(dāng)前的時(shí)間標(biāo)簽,右下的具體時(shí)間等信息。 (原文件名:4.jpg2、使用觸發(fā)絕大多數(shù)情況,我們都不是上來就抓數(shù)據(jù),而是數(shù)據(jù)波形滿足一定條件后,我們才開始捕獲,這可以讓我們更容易找到我們所需要的數(shù)據(jù)。大家從下圖可以看到,每個(gè)通道,都有4級(jí)觸發(fā)深度,觸發(fā)在默認(rèn)情況下是破折號(hào)狀態(tài),破折號(hào)狀態(tài)即“不關(guān)心觸發(fā)”,也就是說,我們點(diǎn)了“start”后就開始捕獲數(shù)據(jù),我們可以人為的設(shè)置為“1”,“0”或者“-”。其工作原理是,一旦點(diǎn)了“start”,邏輯分析儀開始工作,它首先會(huì)去匹配第一個(gè)觸發(fā)條件,當(dāng)符合第一個(gè)觸發(fā)條件后,馬上再去匹配第二個(gè)觸發(fā)條件,以此類推,直到滿足共4個(gè)觸發(fā)條件后,馬上開始捕獲

12、并且保存數(shù)據(jù)。 (原文件名:5.jpg3、保存和加載當(dāng)前設(shè)置 (原文件名:6.jpg當(dāng)我們?cè)O(shè)置好了邏輯分析儀的參數(shù)后,下次打開軟件,我們還想繼續(xù)以當(dāng)前的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量,我們可以通過保存當(dāng)前設(shè)置的方法得以實(shí)現(xiàn),保存方法很簡(jiǎn)單,只要點(diǎn)擊Options-Save Session,如下圖所示,一旦保存設(shè)置,將會(huì)保存以下信息:1 當(dāng)前采樣捕獲到的數(shù)據(jù)2 當(dāng)前的圖形位置,縮放比例,時(shí)間標(biāo)簽設(shè)置3 當(dāng)前窗口位置和大小4 當(dāng)前設(shè)置好的采樣深度,采樣率和觸發(fā)設(shè)置等。當(dāng)然了,加載設(shè)置和保存設(shè)置是一一對(duì)應(yīng)的,我們可以隨時(shí)加載以前保存好的設(shè)置。加載設(shè)置有三種方式:1 直接選擇Options-Load Session2

13、將保存的設(shè)置文件直接用鼠標(biāo)拖到saleae軟件中3 雙擊打開以前保存的設(shè)置文件。六、使用Saleae分析電視紅外遙控器通信協(xié)議下圖是我自制的一個(gè)USB轉(zhuǎn)紅外通信模塊,它可以通過電腦上的串口調(diào)試助手以標(biāo)準(zhǔn)的波特率發(fā)送或接收紅外通信數(shù)據(jù),但是由于遙控器編碼芯片的編碼方式比較特殊,不符合標(biāo)準(zhǔn)的波特率模式,因此我只能通過把邏輯分析儀夾在紅外接收模塊上的辦法,來得到遙控器紅外的數(shù)據(jù)信息。 (原文件名:7.jpg我們插上邏輯分析儀,打開Saleae軟件,設(shè)置采樣深度是1M,采樣頻率1M,使用通道1,設(shè)置為0觸發(fā),點(diǎn)“start”,用我手中的遙控器,對(duì)著這個(gè)接收模塊按下按鍵1,就得到一串?dāng)?shù)據(jù)流。 (原文件名

14、:8.jpg然后我們根據(jù)遙控器編碼芯片協(xié)議來分析這串?dāng)?shù)據(jù)流。我使用的是海信電視遙控器,這種遙控器的編碼特征是先是一段長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)低電平,然后是一段高電平,然后是數(shù)據(jù),而數(shù)據(jù)的特點(diǎn),一段寬1.65ms的高脈沖表示1,一段寬0.52ms的高脈沖表示0,最后以一個(gè)低電平到高電平作為結(jié)束。編碼比較特殊,沒辦法,我們只能從邏輯分析儀的波形中一個(gè)脈沖一個(gè)脈沖數(shù)了,低位到高位分別是10000000 10111111 01001001 10110110,那么我們?cè)侔聪?鍵,把數(shù)據(jù)抓出來看看,看看按鍵與按鍵之間的區(qū)別和聯(lián)系。 (原文件名:9.jpg那我們可以從圖中數(shù)了,低位到高位分別是10000000 10111

15、111 11001001 00110110,分別將兩次的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成16進(jìn)制,那么遙控器上的1的編碼是0x01,0xfd,0x92, 0x6d,遙控器2的編碼是0x01,0xfd,0x93,0x6c。那么現(xiàn)在1和2的編碼全部就出來了,這樣通過分析出遙控器的所有按鍵,我們就可以通過發(fā)射管,然后通過單片機(jī),自己制作一個(gè)遙控器了。實(shí)際上電視遙控器的編碼特征是這樣,前2個(gè)字節(jié)是用戶編碼,用來區(qū)分不同品牌的電視或者不同的家電,第3個(gè)字節(jié)是按鍵編碼,而第四個(gè)字節(jié)是按鍵編碼的反碼。大家看,有了邏輯分析儀,搞定電視遙控器就是這么輕松。所以說,有了工具的幫助,我們就可以快速的解決問題。七、使用Saleae分析UA

16、RT通信UART、I2C、SPI通信,是最常用的通信方式,所以這個(gè)邏輯分析儀除了可以捕獲波形外,還帶有協(xié)議分析的功能。下圖是我自制的一個(gè)USB轉(zhuǎn)串口模塊,可以用邏輯分析儀的夾子,直接夾在插針上,分析UART通信。 (原文件名:10.jpgSaleae邏輯分析儀可以利用內(nèi)部做好的協(xié)議分析儀,直接分析UART的協(xié)議,點(diǎn)options-Analyzer 1-Asynchronous Serial: (原文件名:11.jpg選擇后就會(huì)出現(xiàn)下圖 (原文件名:12.jpg其中1點(diǎn)可以設(shè)置波特率,當(dāng)前選擇的是9600,也可以選擇自動(dòng)波特率(不推薦,2點(diǎn)選擇一次傳幾位(通常選擇標(biāo)準(zhǔn)的是8位,3點(diǎn)選擇停止位的長(zhǎng)

17、度(通常選擇1位,4點(diǎn)選擇是否有校驗(yàn)位,5點(diǎn)選擇先收低位還是高位(通常是標(biāo)準(zhǔn)的低位,6點(diǎn)選擇不傳輸信號(hào)的時(shí)候電平(通常是高,7點(diǎn)選擇輸出數(shù)據(jù)格式,在這里我們選擇HEX,16進(jìn)制顯示,然后點(diǎn)Save,8點(diǎn)是通道選擇。隨后選擇觸發(fā)模式,毋庸置疑,UART通信是下降沿觸發(fā),因此通道1就可以設(shè)置為0-。使用串口調(diào)試助手,設(shè)置波特率9600,發(fā)送數(shù)據(jù)E4,進(jìn)行捕獲,就可以直接得到下圖所示,我們不僅可以看到數(shù)據(jù)的波形,還可以直接看到邏輯分析儀給我們將結(jié)果分析出來,得到的數(shù)據(jù)直接以16進(jìn)制顯示在我們的圖形界面上,非常方便。 (原文件名:13.jpg八、使用Saleae分析IIC總線通信I2C(Inter-I

18、ntegrated Circuit總線是一種由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式串行總線,用于連接微控制器及其外圍設(shè)備,是由數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘SCL構(gòu)成的串行總線,可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。I2C總線在傳送數(shù)據(jù)過程中共有三種類型信號(hào),它們分別是:開始信號(hào)、結(jié)束信號(hào)和應(yīng)答信號(hào),I2C總線的協(xié)議,大家自己學(xué)習(xí)一下即可,今天這里重點(diǎn)是用Saleae分析I2C。點(diǎn)擊options-Analyzer 1-I2C,出現(xiàn)如下界面,其中1,2分別是I2C總線的SDA和SCL通道選擇,3是選擇數(shù)據(jù)輸出方式,我們還是選擇16進(jìn)制輸出,然后我們使用I2C讀取一個(gè)EEPROM時(shí)序看看。 (原文件名:14.jpg (原文件名:15

19、.jpg (原文件名:16.jpg從上圖,我們不僅可以清楚的看到SDA和SCL的時(shí)序圖,軟件還可以直接給我們將數(shù)據(jù)分析出來。首先是個(gè)其實(shí)信號(hào),然后從器件地址是0x50的EEPROM中讀取數(shù)據(jù),從第一個(gè)地址中讀取的數(shù)據(jù)是0xc0,非常清晰,便于我們分析我們的通信整個(gè)過程。九、使用Saleae分析SPI總線通信SPI通信是同步通信的一種重要手段,具體的通信方式和通信內(nèi)容大家可以查找相關(guān)資料,這里我只講一下SPI通信的邏輯分析儀設(shè)置問題,具體的邏輯分析儀抓取數(shù)據(jù),SPI 部分和前邊的UART、I2C類似,具體我也不舉例分析了,大家可以自己嘗試一下,1,2,3,4分別是同道選擇,5是輸出格式,6是選擇

20、高位在前還是低位在前,7選擇通信位數(shù),8選擇時(shí)鐘無效的時(shí)候是高還是低,9選擇數(shù)據(jù)在時(shí)鐘的上升沿有效還是下降沿有效,10是選擇Enable是高有效還是低有效。 (原文件名:17.jpg十、Saleae邏輯分析儀使用問題和注意事項(xiàng)1、關(guān)于最大24M的采樣頻率絕大多數(shù)情況來說,只要您的電腦速度夠快,并且沒有其他USB設(shè)備干擾的基礎(chǔ)上,邏輯分析儀達(dá)到24M的采樣頻率是沒有任何問題的。但是如果當(dāng)前的USB設(shè)備正在被其他設(shè)備所使用,那么最大采樣頻率可能會(huì)低一兩個(gè)等級(jí),比如16M,12M等。1 邏輯分析儀使用的是USB2.0的標(biāo)準(zhǔn),在這種標(biāo)準(zhǔn)下,理論上最大的平均帶寬達(dá)到24M,但是邏輯分析儀的優(yōu)先級(jí)比較低,這樣就意味著有可能“撞”到其他USB設(shè)備的通信。2 邏輯分析儀擁有4個(gè)512字節(jié)的緩沖區(qū),在這4個(gè)緩沖區(qū)都被填滿之前,USB必須將部分?jǐn)?shù)據(jù)讀出,也就是說,4個(gè)緩沖區(qū)不可以同時(shí)填滿,否則數(shù)據(jù)就無法進(jìn)入了,邏輯分析儀會(huì)直接報(bào)錯(cuò)。這就意味著,如果工作在24M的情況下,USB設(shè)備不僅要給出24M的通信速率,而且必須在4個(gè)緩沖區(qū)被填滿之前,保證其他設(shè)備部占用USB資源?；谶@些原因,邏輯分析儀不能夠長(zhǎng)時(shí)間一直工作在24M的采樣頻率下,具體取決于計(jì)算機(jī)性能, USB帶寬的可用