最新创新技术简化逻辑分析过程(图)

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逻辑分析仪一直是著名的难学难用的仪器。之所以获得这样的荣誉,是因为逻辑分析仪通常被视为复杂的设备,要求用户理解其设计方式才能使用。这有点像司机为了开车必须了解汽车的设计方式一样。
---使用频次低进一步加剧了用户使用的困难程度;只有对硬件进行调试的设计阶段,才使用逻辑分析仪。这意味着大多数工程师可能几个月都不会使用逻辑分析仪,许多工程师声称,每次使用仪器时,他们都必须重新学习怎样使用逻辑分析仪。
---逻辑分析仪使用模型的最新研究结果简化了用户在设置、触发和数据分析中执行的任务,进而简化了逻辑分析仪。我们将以Agilent 16900 逻辑分析系统为例,考察每个领域中的创新技术。 

设置创新
显示连接器针脚,简化总线/信号设置

---为设置逻辑分析仪,首先指定要使用的总线和信号。这要求输入总线/信号名称及探测使用的信道。16条信道一组整理成适配夹。图1显示了指定总线和信号实例的对话框。注意,信号 D0是从顶部数第二个总线/信号。在它右边有一个对勾,表明这个信号通过适配夹4的信道15连接。然后,作为总线实例,有一条总线称为“DATA”,宽16位。每个位必须有一条对应的信道,因此与DATA相同的行中有16个对钩。
---除非总线和信号数量非常低,可以很容易看出,逐条指明信道是一个非常麻烦的过程,即使用户有一个要使用的信道列表。遗憾的是,在被测设备(DYT)上使用连接器(如MICTOR)时,并没有从信号到信道的这种映射。问题如下:
● 每个信号被路由到连接器中某个针脚上,如针脚38
● 探头 (把逻辑分析仪连接到连接器上)把针脚38映射到与该探头一起使用的适配夹上的信道 0中
---换句话说,工程师在线路图中把信号映射到针脚,而逻辑分析仪不接受针脚,而是接受信道。在过去,工程师必须在探头说明书的帮助下,自己进行手动转换。
---幸运的是,已经增加了一种新功能,可以在总线/信号设置对话框中显示连接器针脚,用户不必再进行手动转换。用户只需定义使用哪类连接器及连接哪个逻辑分析仪适配夹。例如,单端MICTOR 连接器使用两个适配夹。为避免混淆,这两个适配夹标为“Even”(偶数)和“Odd”(奇数),参见使用图2中的“Add Probe”对话框定义MICTOR连接器的实例。注意,用户把适配夹4指定为“Even”(偶数),把适配夹3指定为“Odd”(奇数)。
---一旦用户已经定义了探头,可以在总线/信号对话框中显示连接器针脚信息,如图3所示。注意在逻辑分析仪信道上面有一个新行 (这一行的背景颜色为黄色,单元格15内的值为“7”)。通过显示连接器针脚,可以明显看出信号 D0连接到针脚7上,与适配夹4信道 15相同。现在,用户可以直接从线路图中读取信息,把信息输入到逻辑分析仪中,而不必参考探头说明书进行转换。

导入网络列表(Netlist)
---显示连接器针脚确实使输入总线和信号变得更加简便,但更好的方法是直接从电路板布局使用的EDA工具中直接导入总线和信号。许多EDA工具创建了ASCII网络列表文件,现在逻辑分析仪(如16900A)可以直接从这些设计模拟工具中导入总线和信号。
---ASCII网络列表文件把网络与连接映射起来,如D0到J1-7。注意在图2中,用户指定电路板连接的名称,在本例中为“J1”。这个名字用来识别网络列表文件中哪个网络映射到连接器(如MICTOR)中的针脚上。将忽略没有映射到逻辑分析仪探头上的网络。换句话说,如果用户使用“Add Probe”对话框把J1和J2定义为连接器,那么网络列表文件中除J1和J2之外的所有连接都将被忽略。结果提供了一种快速精确的方法,自动设置总线和信号。之所以可以实现这种方法,是因为逻辑分析仪得到增强,可以接受用户已有的网络列表文件,而不是让用户把数据转换成逻辑分析仪使用的格式。直接把网络列表导入逻辑分析仪中可以节约几个小时、甚至几天的时间。

探头摘要
---一旦用户定义了探头,将创建一个探头摘要对话框,如图4所示。这个对话框用来告诉用户在需要时怎样重新连接探头。这一任务可能会相当常见,因为大多数实验室拥有的逻辑分析仪数量很少,多名工程师共享一台仪器。因此,工程师通常不能在整个项目期间把DUT一直连接到逻辑分析仪上,他们被迫把DUT连接和重连到逻辑分析仪上。探头摘要对话框以一目了然的方式显示了怎样重连探头,节约了大量的时间。

统一取样对话框
---有两种主要方法告诉逻辑分析仪什么时候取样,是以固定间隔(定时模式)取样,还是根据DUT时钟信号 (状态模式)取样。由于选择相对较少,取样设置可能比较简便,但由于设置分布在多个与逻辑分析仪底层结构对应的对话框中,这一工作一直非常困难。这里的主要创新技术是允许用户在一个对话框中指定所有参数 (参见图5)。
---用户在对话框顶部选择定时模式或状态模式。如果选择定时模式,那么指定取样时间。如果选择状态模式,那么选择一条或多条时钟信号。注意每个适配夹有一条时钟信道,这些信道进行明确标识,并具有活动指示灯。在这种情况下,创新技术是把所有功能放在一个地点,这样用户不会忘掉哪个步骤。过去最常见的问题是在用户选择状态模式时,忘了指定使用哪个时钟,致使逻辑分析仪不能收集数据。

Eye Finder
---在以状态模式使用逻辑分析仪时,只在总线值稳定时才采集样点至关重要。换句话说,在总线从一个值转向另一个值时,逻辑分析仪不应取样。如果在这时逻辑分析仪取样,那么总线值将是随机的,其会表明DUT上发生问题,而实际上问题并不存在。现在,用户有了一种功能,称为Eye Finder。Eye Finder分析每条总线,相对于取样时钟确定总线值在哪里是稳定的,在哪里从一个值转向另一个值。Eye Finder自动设置逻辑分析仪在该点上取样(参见图6)。Eye Finder中的彩色部分是总线值正在转换的部分,白色区域是稳定的部分。蓝线是逻辑分析仪取样的地方。
---在Eye Finder出现以前,很难保证总线的眼图位于哪里。图6显示了相同的稳定区域的ADDR总线的所有位,但根据每个信号探测的位置,这在信号之间可能会变化。如果没有Eye Finder,工程师会被迫在示波器上花费大量时间测量信号,然后再在逻辑分析仪上手动输入样点位置。

触发创新技术
简单触发

---用过逻辑分析仪的任何工程师都会表示,逻辑分析仪设置并不简单。但是,使用最频繁的逻辑分析仪触发相对简单。这些常用触发器的设置非常简单直观会不会更好呢?简单触发是一种创新技术,允许用户直接在波形和列表窗口中直接指定触发器。考虑一下图7中的实例。在这种情况下,我们在波形窗口中有一条总线和一个信号。为在D31的下降沿上触发,我们只需从Simple Trigger(简单触发)菜单中选择“falling edge”(下降沿)。为触发与D31上的边沿同时发生的DATA值,用户只需在文本字段中输入值。
---简单触发并不是为提供逻辑分析仪的所有触发功能设计的。正因为如此,还有一个单独的对话框,用于更加高级的触发功能。但是在用户希望指定简单触发时,它们可以迅速简便地完成操作,而不需打开单独的触发对话框。

快速触发
---指定触发的另一种简便方法称为快速触发。在这种情况下,用户可以在希望触发的波形窗口中查看事件。为设置触发器,他们只需在希望的区域周围画一个框,然后从弹出菜单中选择Quick Trigger (快速触发),再选定区域中的值会复制到Simple Trigger (简单触发)中,如图8所示。
---快速触发仅限于设置简单触发,而不能用来指定事件顺序。因此在从一个值转换到另一个值的总线周围画框时,只有最左面的值复制到Simple Trigger (简单触发)中。但这种功能涵盖了令人吃惊的大量的常用触发。之所以研制快速触发功能,是因为许多工程师告诉我们选择屏幕上的某个区域是指定触发器最简单的方法。

灵活触发功能
---触发功能是简化高级触发序列设置流程的构件。尽管这些功能已经在逻辑分析仪中存在了一段时间,但它们不能修改。换句话说,如果用户不能对所需的触发找到精确的匹配,那么这些功能是没有用的。作为灵活触发功能实例,参见图9中的“Pattern present for > time”功能。在ADDR总线上0123456值至少持续5ns时,会触发逻辑分析仪。
---尽管这是一种有用的功能,但用户可能希望只在ADDR总线和DATA总线都有自己的值、并持续一段时间后才触发系统。通过灵活触发功能,这只需增加另一个事件,如图10所示。因此,我们不必在触发功能中找到精确的匹配,我们只需找到近似匹配,然后进行快速修改,就可以设置好触发器。修改后的触发功能如图11所示。
---除改变触发功能外,两个以上的功能可以组合构成 “Followed By”语句,如“Find Event X followed by Event Y”。在图12中,我们看到一个实例是在“Pattern present for > time”后找到一个“Edge and Pattern”。尽管用户仍可以从一开始就构建高级触发,但灵活触发功能节约了宝贵的时间。

触发历史
---触发历史功能是为了满足工程师通常在多种不同触发器之间来回切换的需求而设计的。为使这种切换变得尽可能简便,每次在运行逻辑分析仪时,将保存触发器。这在很大程度上与互联网浏览器相同,后者提供了一个用户访问的网站历史。用户可以在每次运行之后自己保存每个触发器,但系统可以更高效地记住触发器。图13是这一功能的实例图。

分析创新技术
咬住边沿的标尺

---标尺用来记住感兴趣的事件位置或用来测量时间。绝大部分标尺放在边沿上,在这里,一个值转换成另一个值。为简便地把标尺放在边沿上,我们已经研制出一种新功能,可以把标尺咬在边沿上(参见图14)。在这种情况下,放置的是标尺M1 (用绿色虚线标明)。注意有一个小的绿箭头,指向目标设备表明的下一个边沿。下一个边沿的方向根据用户移动标尺的方向进行选择。在这种情况下,标尺移动到左边。在标尺移动时,工具提示会显示标尺的位置、部分时间指标及下一个边沿的位置。
---咬住边沿的标尺节约了时间,因为标尺精确地放在边沿上。其次,它们还可以用来找到屏幕上看不到的边沿。由于咬住边沿的标尺在咬住屏幕外面的边沿时会导致时延变化,它们还为浏览波形数据提供了一种新的方法。

快速测量工具提示
---在屏幕上测量事件时间可能非常简单,但遗憾的是,过去这要求把标尺放在感兴趣的边沿一侧,然后显示两个标尺之间的时间差。现在,测量时间只需画一个框,如图15所示。注意,工具提示可以迅速测量选择的区域。

快速搜索
---快速搜索与快速触发非常类似。惟一的差别是快速搜索使用选择的波形进行搜索,而不是根据选择的波形设置触发器。这不需要定位和理解查找对话框,除非要执行比较高级的搜索。

基于值的标尺
---大多数逻辑分析仪标尺只能放在指定的时点上。这意味着每次运行逻辑分析仪时,标尺位于相同的时点上,即使在该时点上事件已经变化。如果用户希望把标尺放在事件上,而不是某个时点上,那么在每次运行之后必须把每个标尺移动到感兴趣的事件上。通过把标尺与相对于触发的事件关联起来,基于值的标尺解决了这个问题。例如,用户可以创建一个标尺,这个标尺一直位于触发后第一次发生DATA = 1234时。在每次运行后,标尺自动移动到这个事件上。基于时间的标尺仍然非常重要,而现在逻辑分析仪允许用户选择是根据时间放置标尺还是根据值放置标尺。基于值的标尺如图16和图17所示。在这两个图中,标尺M3定义为在触发后第一次发生DATA = 1111时放置标尺。M3在每次运行后会自动移动到这个位置。

结论
---逻辑分析仪的最新创新使其学习和使用要明显简便得多。这些创新要求全方位的研究开发工作,但它们为用户提供了使用得简便得多的基本调试工具。过去的问题是用户界面模型基于逻辑分析仪结构,而现在,逻辑分析仪用户界面在设计时考虑了工程师。从本质上看,逻辑分析仪已经更多地了解了用户,因此用户需要较少地学习逻辑分析仪。这意味着工程师可以比过去更迅速、更高效地查看系统特点。以可用性为重点为工程师节约了宝贵的时间。

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