【06期】 逻辑分析仪队列触发应用

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1、逻辑分析仪─从入门到精通讲座(06)逻辑分析仪队列触发应用1.引言谈到触发功能，相信工程师们都已经很熟悉了，因为当前的多数测量仪器中，都拥有此功能，如示波器、逻辑分析仪等。触发功能的强弱，往往体现了仪器的价值；强大的触发功能及触发应用技巧可以减少工程师的调试时间，进而缩短产品的开发时间。逻辑分析仪凭借着其灵活多样的触发设置，在数字逻辑电路方面的分析能力，可谓是得天独厚。而数据队列触发功能，又是逻辑分析仪一大特色和显著优势，非示波器等传统测量仪器所能比拟。首先，我们要先了解什么叫数据队列？它可以看成是一连串数据按照时钟节拍顺序依次

2、传输的过程（如图1所示）。数据队列触发功能在调试与研制复杂数字系统中，做为一个强有力的调试手段，在工控、通讯等复杂数据传输的测试应用领域得到广泛应用。图1数据队列示例图2.队列触发在嵌入式数字系统中的应用逻辑分析仪队列触发的应用，可以从数字通信、工业自动化系统两大领域进行逐一概述。2.1数字通信系统应用领域数字通信系统领域，逻辑分析仪的队列触发功能应用得最为广泛。按照数字信号码元排列方法不同，数字通信方式可分为串行传输和并行传输。以下将分别介绍逻辑分析仪队列触发在并行与串行数字通信系统中的应用。2.1.1队列触发在并行通信中的应

3、用随着电子技术的发展，数据通信的速率越来越高，对于逻辑分析仪的队列触发功能的要求也就越高，只有能够满足高速的触发功能，才能充分体现仪器的价值。譬如广州致远电子有限公司的LAB6000系列逻辑分析仪，其队列触发功能可以对多级的500MHz的队列进行触发。下面以8051处理器通过总线与片外RAM交换数据的过程，介绍逻辑分析仪队列触发在并行通信中的应用。1/5图2处理器8051与片外RAM的时序图如图2所示，是8051处理器访问片外RAM的读写时序示例图。访问地址依次是FF0A、FF0B、FF1C和FFBB（十六进制）。对这一连串地址

4、进行访问操作，代表着处理器的一种控制功能，这跟编写的程序相关，由用户来决定。调试程序的时候只要把相应的访问地址队列设置成触发队列，就可以通过逻辑分析仪触发截获到程序运行此指令队列时同步的时序，进而观察8051各个控制端口的同步变化。2.1.2队列触发在串行通信中的应用2逻辑分析仪对UART、SPI、IC等串行协议的分析解码，在通信应用领域中，占据重要地位。串行协议插件触发，是逻辑分析仪的一个技术难点，它不像并行通信数据那样可以直接读取总线数据，而需要首先把一连串串行脉冲根据相应协议提取出有用数据后，再进行判断是否符合触发条件。因

5、此，高速串行协议数据的队列触发对于仪器来说是一个难以逾越的鸿沟，就拿SPI协议插件触发来说，业界很多逻辑分析仪都不能达到100MHz的触发速度。串行通信的数据传送速率要比并行通信快得多，例如高速SPI串行Flash器件，其传输速率可以高达200Mbps。这就意味着串行协议插件的队列触发速度要提升到100MHz以上，才能满足高速串行通信电子领域的需求。图3低速与高速混合信号传输示例高速率的串行通信设备，一般兼容低速模式，数据的通讯往往是先用低速模式进行握手，之后再切换到高速模式，如图3所示为一高低速模式切换的通信时序示意图。逻辑分

6、析仪测量捕捉这种可变速率的数据流，一直以来，都是个相当棘手的问题。难点一：在逻辑分析仪存储深度有限的情况下，一般来说，要采集大量的低频数据，得先把采样频率降低，但这样就导致高速的数据采集不到而丢失；如果把采样频率提高了，则会导致所能采集数据量大大减少。难点二：假设低频率的数据量比高频率的数据量大得多，也就是说高频数据出现的概率很少，如果没有高速的队列触发功能，高频的数据的捕捉十分困难。2/50x00000102图4FPGA与主速SPIFlash通信时序图广州致远电子有限公司经过多年的努力和实践验证，改善算法，终于在LAB60

7、00系列逻辑分析仪上跨过串行协议插件100MHz的技术门槛。对于SPI协议，能实现时钟高达200MHz的触发。使用高速队列触发功能和独有的Time-State技术相结合，能够保持采样频率以最高的速度进行采样（LAB6052最高采样频率是500MHz），不但可以准确捕捉高速数据流，还同时可以保持最大的存储容量，可谓是“熊掌与鱼翅两者兼得”。如图4所示，是LAB6052测量FPGA与100MHz高速SPIFlash通信过程的时序，下面以此为例，介绍如何通过逻辑分析仪队列触发功能，解决大量的多速率串行通信数据流分析的问题。FPGA对S

8、PIFlash操作时钟不是恒定的，写入与擦除的时候速度比较慢，传输时钟频率介于500KHz到1MHz左右，而读取数据时速度则快得多，在快读模式下达到100MHz。快读操作的时间非常短，调试时问题往往出现在高速通讯模式下，即要捕捉这段短暂的高速数据流的时候。图4中