邏輯分析儀是一種多功能工具，可以幫助工程師進行數字硬件調試、設計檢驗和嵌入式軟件調試。然而，許多工程師本應在使用邏輯分析儀時卻使用了數字未波器，通常原因是他們更熟悉示波器。但是，邏輯分析儀在過去幾年中已經取得了長足進展，對許多應用來說，它們可以比其它儀器在更短的時間內找到造成麻煩的根本原因。

數字示波器與邏輯分析儀比較

示波器和邏輯分析儀有許多類似之處，當然它們也有許多重大差異。為了更好地了解這兩臺儀器可以怎樣滿足您的特定需求，我們首先要比較一下各自的功能。

數字示波器是基本的通用信號觀察工具。其高采樣率和高帶寬，使其能夠在某個時間跨度內捕獲許多數據點，測量信號跳變(邊沿)、瞬態(tài)事件及小的時間增量。當然，示波器也能像邏輯分析儀一樣查看相同的數字信號，但其一般用于模擬測量，如上升時間和下降時間、峰值幅度及邊沿之間經過的時間。

示波器一般有最多4條輸入通道。但在您需要同時測量5個數字信號時，或者處理同時擁有一條32位數據總線和一條64位地址總線的數字系統(tǒng)時，該怎么辦呢？這時，您需要工具擁有多得多的輸入。邏輯分析儀一般有34-136條通道。每條通道輸入一個數字信號。某些復雜的系統(tǒng)設計要求數千條輸入通道。業(yè)內也為這些任務提供了相應標度的邏輯分析儀。

與示波器不同，邏輯分析儀不測量模擬細節(jié)，而是檢測邏輯門限電平。邏輯分析儀只查找兩個邏輯電平。在輸入高于門限電壓(Vth)時，我們把電平稱為“高”或“1”。相反，我們把低于Vth的電平稱為“低”或“0”。在邏輯分析儀對輸入采樣時，它存儲一個“1”或一個“0”，具體視相對于電壓門限的信號電平而定。

邏輯分析儀的波形定時顯示與產品技術資料中找到的或仿真器生成的定時圖類似。所有信號都時間相關，因此可以觀察建立時間和保持時間、脈寬、外來數據或漏掉數據。除高通道數外，邏輯分析儀提供了多種重要功能，支持數字設計檢驗和調試。

• 完善的觸發(fā)功能，可以指定邏輯分析儀采集數據的條件。

• 高密度探頭和適配器，簡化與被測系統(tǒng)(SUT)的連接。

• 分析功能，把捕獲的數據轉換成處理器指令，并把它與源代碼相關。

使用邏輯分析儀的方式與使用其它儀器相似，涉及的主要步驟有4個：連接、設置、采集、分析。

連接SUT

邏輯分析儀采集探頭連接到SUT上。在探頭的內部比較器上，輸入電壓與Vth進行對比，做出與信號邏輯狀態(tài)(1或0)有關的判斷。用戶設置門限值，從晶體管與晶體管邏輯(TTL)電平到CMOS、發(fā)射器耦合邏輯(ECL)及用戶自定義門限。邏輯分析儀探頭分成多種物理形式。

帶有“飛線束”的通用探頭處理逐點調試。在電路板上要求專用連接器的高密度多通道探頭可以采集高質量信號，而對SUT的影響達到最小。此外，對要求更高信號密度或無連接器探頭連接機制的應用，我們推薦使用無連接器探頭的高密度壓縮探頭，以便快速可靠地連接SUT。

邏輯分析儀的探頭阻抗(電容、電阻和電感)成為被測電路上整體負載的一部分。所有探頭都表現出負載特點。邏輯分析儀探頭應給SUT引入的負載最小，同時為邏輯分析儀提供準確的信號。

探頭電容一般會“滾降”信號跳變邊沿。這種滾降會降慢邊沿跳變，下降量是圖1中用“t?”表示的時間量。為什么這一點非常重要呢？較慢的邊沿越過邏輯門限的時間比較遲，在SUT中會引入定時誤差。在時鐘速率提高時，這個問題會變得更加嚴重。

1.邏輯分析儀的探頭阻抗會影響信號上升時間，可以測量定時關系。

[圖示內容：]

Actual risetime: 實際上升時間

Observed risetime (with large capacitive loading): 觀察到的上升時間(有大的電容負載)

在高速系統(tǒng)中，探頭電容過高可能會阻礙SUT工作。應選擇總電容最低的探頭，這一點總是至關重要。還要指出的是，探頭夾和線束會提高其連接到的電路上的電容負載。應盡可能使用正確補償的適配器。

設置邏輯分析儀

邏輯分析儀是為從多引腳器件和總線中捕獲數據而設計的。“捕獲速率”一詞指輸入被采樣的頻次。其功能與示波器中的時基相同。注意在描述邏輯分析儀操作時，“采樣”、“采集”、“捕獲”這三個詞經?；Q使用。另外，數據采集或時鐘模式分成兩類。

第一類是定時采集，用來捕獲信號定時信息。在這種模式下，邏輯分析儀內部的時鐘用來對數據采樣。數據采樣速度越快，測量的分辨率越高。目標設備和邏輯分析儀采集的數據之間沒有固定的定時關系。這種采集模式主要用于SUT信號之間定時關系占首要位置時。

第二類是狀態(tài)采集，用來采集SUT的“狀態(tài)”。來自SUT的信號確定樣點(什么時候及以什么樣的頻次采集數據)。用來為采集輸入時鐘的信號既可以是系統(tǒng)時鐘，也可以是總線上的控制信號，還可以是導致SUT改變狀態(tài)的信號。在活動邊沿上采樣的數據表示邏輯信號穩(wěn)定時的SUT條件。在、且只在選擇的信號有效時，邏輯分析儀才會采樣。

如果要捕獲鄰近的長定時細節(jié)記錄，那么定時采集及內部(或異步)時鐘是適當的選擇。您可能想像SUT看到的那樣采集數據。在這種情況下，您應選擇狀態(tài)(同步)采集。在狀態(tài)采集中，SUT的每種連續(xù)狀態(tài)都在列表窗口中順序顯示。狀態(tài)采集使用的外部時鐘信息可以是任何相關信號。

觸發(fā)是使邏輯分析儀與示波器區(qū)分開來的另一種功能。示波器有觸發(fā)，但對二進制條件響應的能力相對有限。相比之下，它可以評估各種邏輯(布爾)條件，確定邏輯分析儀分析什么時候觸發(fā)。觸發(fā)的目的是選擇邏輯分析儀捕獲哪些數據。邏輯分析儀可以追蹤SUT邏輯狀態(tài)，在SUT中發(fā)生用戶自定義事件時觸發(fā)。

在討論邏輯分析儀時，非常重要的一點是理解“事件”一詞，它有幾層含義。它可以是一條信號線上的簡單跳變，可以是人為事件或其它事件。如果您正在查找毛刺，那么這就是關心的“事件”。事件也可以是定義的邏輯條件，源自整個總線中多個信號跳變組合。但注意在所有情況下，事件都是信號從一個周期變到下一個周期時出現的某件事情。

采集狀態(tài)數據和定時數據

在硬件和軟件調試(系統(tǒng)集成)過程中，最好擁有相關的狀態(tài)信息和定時信息。一開始時檢測到的問題可能會表現為總線上無效的狀態(tài)。這可能是由建立時間和保持時間違規(guī)之類的問題引起的。如果邏輯分析儀不能同時捕獲定時數據和狀態(tài)數據，那么隔離問題會變得非常困難，耗時非常長。

某些邏輯分析儀要求連接單獨的定時探頭，以采集定時信息，使用單獨的采集硬件。這些儀器要求一次把兩種探頭連接到SUT上(圖2)。第一只探頭把SUT連接到定時模塊上，第二只探頭把相同的測試點連接到狀態(tài)模塊上，這稱為“雙重探測”。這種方式會損害信號的阻抗環(huán)境。一次使用兩只探頭會使信號負擔過重，劣化SUT的上升時間和下降時間、幅度和噪聲性能。