邏輯分析儀的存儲

1、 邏輯分析儀從入門到精通講座(03 邏輯分析儀的存儲1. 何謂邏輯分析儀存儲深度在第一章介紹的邏輯分析儀結(jié)構(gòu)中,包含一個存儲控制單元,其中存儲器的大小就表示了邏輯分析儀的存儲深度。2. 為什么存儲深度十分重要現(xiàn)代邏輯分析儀存儲數(shù)據(jù)的帶寬大多都非常巨大,例如廣州致遠電子有限公司的LAB6052邏輯分析儀的存儲帶寬為500MSps×32bit即16Gbps,而無論是數(shù)據(jù)傳輸(USB2.0數(shù)據(jù)速率為480Mbps還是數(shù)據(jù)分析(PC軟件過程,都無法實時完成,因此,邏輯分析儀只能將數(shù)據(jù)先暫存在存儲器中,然后再交給分析器分析。如果需要不間斷的捕捉數(shù)據(jù)流,則要求邏輯分析儀有足夠大的存儲器以便記錄整

2、個事件。存儲深度與采樣速度密切相關(guān),您所需要的存儲深度取決于要測量的總時間跨度和所要求的時間分辨率,單次測量的時間越長、采樣頻率越高所需求的存儲深度就越大。在傳統(tǒng)模式下,存儲深度×采樣分辨率=采樣時間,這意味著在保證采樣分辨率的前提下,大的存儲深度直接提高了單次采樣時間,即能觀察分析更多的波形數(shù)據(jù);而在保證采樣時間的條件下,則可以提高采樣頻率,觀察到更真實的信號。3. 傳統(tǒng)存儲模式通常,邏輯分析儀可以分為定時(Timing分析儀和狀態(tài)(State分析儀兩類。定時分析儀是采用內(nèi)部高速時鐘控制記錄數(shù)據(jù),與被測系統(tǒng)異步工作,因此,其數(shù)據(jù)存儲是按照內(nèi)部采樣時鐘節(jié)拍進行的,采樣時鐘越高,存儲的

3、數(shù)據(jù)帶寬就越大,單次采樣的時間直接由采樣時鐘和存儲容量決定。例如一個每通道2Mbit存儲深度的邏輯分析儀在500MHz的采樣時鐘條件下的單次采樣時間為2097152×2ns即4.2ms。狀態(tài)分析儀則是使用被測系統(tǒng)的時鐘來控制記錄數(shù)據(jù),與被測系統(tǒng)同步工作,通常用于檢查系統(tǒng)時鐘作用下總線上的狀態(tài)信息,在這種模式下,數(shù)據(jù)存儲也是按照被測系統(tǒng)的時鐘節(jié)拍進行的。無論是定時模式還是狀態(tài)模式,存儲控制單元都沒有對數(shù)據(jù)進行進一步的處理,因此存儲器的利用率是沒有得到任何改善的。4. 如何高效利用存儲器邏輯分析儀的儲存深度是有限的,那么如何充分利用這有限的存儲空間來觀察分析盡可能多的數(shù)據(jù)呢?在上一章講過

4、,正確的觸發(fā)條件可以快速定位目標數(shù)據(jù)并減少數(shù)據(jù)查找過程,同時因為能直接存儲需要分析的數(shù)據(jù),也就是間接的提高了存儲空間的利用率,本章中,將繼續(xù)介紹如何更高效的利用邏輯分析儀有限的存儲空間。4.1 數(shù)據(jù)壓縮-Timing-State跳變存儲技術(shù)從推出邏輯分析儀開始,廣州致遠電子有限公司就采用了創(chuàng)新的Timing-State模式,該模式可以看作是利用一種數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)來達到延長記錄時間的目的,其理論最大壓縮比為無窮大,在存儲容量不變的條件下,極大的提高了記錄時間。 圖 1 邏輯分析儀采樣時序圖如圖1所示為邏輯分析儀的采樣時序圖,圖中共表示了22個采樣點,按照傳統(tǒng)的記錄方式需要22個存儲單元來記錄采樣數(shù)

5、據(jù);而Timing-State數(shù)據(jù)跳變存儲技術(shù)記錄的是數(shù)據(jù)的狀態(tài)和狀態(tài)的持續(xù)時間,只需要8個存儲單元;因此在存儲容量不變的條件下,我們可以極大的提高記錄時間?？匆粋€應用:在某些特殊場合,信號線上的數(shù)據(jù)變化速率跨度較大,因為有高速數(shù)據(jù)的存在,采樣頻率必須盡可能的高,這像是一把雙刃劍,在提高了采樣分辨率的同時減少了單次采樣的記錄時間。比如UART數(shù)據(jù),在大多數(shù)時刻,信號線上是處于空閑狀態(tài)的,只有在極少數(shù)情況下才會有數(shù)據(jù)。如果使用普通存儲模式,邏輯分析儀只能存儲觸發(fā)點前后很少的數(shù)據(jù),這是因為在空閑時長時間不變的信號會迅速填充滿存儲器。而如果采用跳變存儲技術(shù),在空閑時因為信號線上沒有跳變信號,所以并不

6、占用存儲空間,這樣總的存儲時間就會提高。 圖 2 UART數(shù)據(jù)及解碼信息4.2 條件存儲在復雜的系統(tǒng)環(huán)境中,總線上總是不斷的傳輸高速數(shù)據(jù),要記錄分析這些數(shù)據(jù),通常有兩種途徑:一是增加足夠的存儲器,將整個過程完整的記錄下來(如果有可能的話,對于工程師來說,如何處理這些數(shù)量驚人的數(shù)據(jù)同樣是個難題;另一個途徑是只在希望的數(shù)據(jù)出現(xiàn)時才存儲,而其他數(shù)據(jù)則看作是無用的。在LAB6000系列邏輯分析儀中,加入了獨具特色的條件存儲技術(shù),其設計初衷就是減少工程師分析復雜系統(tǒng)的難度,合理的設置可以讓工程師只看自己關(guān)心的數(shù)據(jù),同時因為其對不關(guān)心的數(shù)據(jù)采取視而不見的態(tài)度,存儲器的利用率也會提高。下面來看兩個應用:圖3

7、為一個典型的MCU對外設的讀寫操作過程,當測試某一外設時,通常只關(guān)心對該外設的讀寫操作,而對于MCU和其他外設的數(shù)據(jù)交換,可以置之不理。這時可以用到帶使能控制的采樣方式,利用chipselect信號作為使能標志。LAB6000系列邏輯分析儀可以針對使能信號有效的標志來存儲數(shù)據(jù),而在使能無效的時間內(nèi),只記錄時間信息。 圖 3典型的總線讀寫操作 上面的應用也許只是一個特例,因為剛好有一個外部使能信號可以使用,對于沒有類似于chipselect 信號的數(shù)字系統(tǒng),如何實現(xiàn)條件存儲呢?在LAB6000系列邏輯分析儀中,觸發(fā)的概念也有所擴展,不再單指一個數(shù)據(jù)標記,觸發(fā)還可以和存儲器的動作關(guān)聯(lián)起來,用于控制暫停或停止記錄數(shù)據(jù),這相當于是將邏輯分析儀的存儲空間交給工程師來分配,何時停止存儲,何時繼續(xù)開始完全由用戶設置決定,最多可設置256個條件。在新版的分析儀集成環(huán)境AnalyserStudio 中,可以通過流程圖快速設計觸發(fā)條件,直觀明朗的看到數(shù)據(jù)和存儲器動作的關(guān)系。 圖 4 流程圖設計觸發(fā)條件 5. LAB6000系列邏輯分析儀的存儲優(yōu)勢除了存儲深度高達到每通道32Mbit 外,LAB6000系列邏輯分析儀的其他存儲特點同樣是獨樹一幟的, Timing-State 模式繼續(xù)保持對低速數(shù)據(jù)的記錄時間優(yōu)勢,同時新加入的條件存儲功能在分析大批量數(shù)據(jù)時更能快速直觀的定位目標信息,減少了用戶的分析時