Введение

Электронный измерительный прибор, предназначенный для измерения множества сигналов в схеме. Логический анализатор – это электронный прибор, который захватывает и отображает несколько логических сигналов из цифровой системы или цифровой схемы. Логический анализатор может преобразовывать захваченные данные в диаграммы времени, расшифровку протоколов, трассировки конечных автоматов, коды операций или сопоставлять коды операций с программным обеспечением на уровне исходного кода. Логические анализаторы обладают расширенными возможностями запуска и полезны, когда пользователю необходимо видеть временные взаимосвязи между множеством сигналов в цифровой системе.

Операция

Логический анализатор может быть запущен по сложному набору цифровых событий, а затем захватить большой объем цифровых данных из тестируемой системы (SUT). Когда логические анализаторы только начинали использоваться, было принято подключать несколько сотен "щупов" к цифровой системе. Позже стали применяться специализированные разъемы. Эволюция щупов логического анализатора привела к унифицированным разъемам, поддерживаемым разными производителями, что предоставляет пользователям больше свободы. Бесконтактная технология, представленная в апреле 2002 года (известная под различными торговыми названиями, например, Compression Probing, Soft Touch, D Max), стала популярной. Эти щупы обеспечивают прочное и надежное механическое и электрическое соединение между щупом и платой, создавая нагрузку менее 0,5–0,7 пФ на сигнал. После подключения щупов пользователь присваивает имена каждому сигналу в анализаторе и может объединять несколько сигналов для упрощения работы. Далее выбирается режим захвата: режим "времени", в котором входные сигналы дискретизируются через равные промежутки времени на основе внутреннего или внешнего тактового генератора, или режим "состояния", в котором один или несколько сигналов определяются как "тактовые", а данные снимаются по фронтам (восходящим или нисходящим) этих тактовых сигналов, с возможностью использования других сигналов для подтверждения этих фронтов. После выбора режима необходимо задать условие запуска. Условие запуска может быть простым (например, запуск по восходящему или нисходящему фронту одного сигнала) или очень сложным (например, настройка анализатора для декодирования верхних уровней стека TCP/IP и запуска по определенному HTTP-пакету). Затем пользователь переводит анализатор в режим "запуска", с возможностью однократного или многократного запуска. После захвата данных их можно отобразить различными способами – от простого (отображение форм сигналов или списков состояний) до сложного (отображение декодированного трафика протокола Ethernet). Некоторые анализаторы также могут работать в режиме "сравнения", сравнивая каждый захваченный набор данных с ранее сохраненным и останавливая захват или визуально уведомляя оператора о совпадении или несовпадении. Это полезно для длительных эмпирических испытаний. Современные анализаторы могут даже быть настроены на отправку копии тестовых данных инженеру по электронной почте при успешном запуске.

Применение

Многие цифровые схемы, включая схемы интегральных микросхем (ИС), моделируются для выявления дефектов до изготовления устройства. Моделирование обычно предоставляет отображение результатов логического анализа. Часто сложная дискретная логика верифицируется путем моделирования входных сигналов и проверки выходных сигналов с использованием граничного сканирования. Логические анализаторы могут обнаруживать аппаратные дефекты, которые не выявляются при моделировании. Эти проблемы, как правило, слишком сложны для моделирования или слишком затратны по времени для моделирования, и часто затрагивают несколько тактовых доменов. Программируемые вентильные матрицы (ПВМ) стали распространенной точкой подключения для логических анализаторов и также используются для отладки логических схем. Логические анализаторы также очень полезны при анализе последовательных протоколов, таких как I2C, SPI или UART, поскольку они позволяют захватывать длинные логические последовательности, отображающие один или несколько кадров обмена данными. Обычно программное обеспечение логического анализатора также интерпретирует протокольный уровень, что упрощает отладку прошивки.

История

По мере развития цифровых вычислений и интегральных схем в 1960-х годах стали возникать новые и сложные проблемы, с которыми осциллографы испытывали трудности. Впервые в истории вычислительной техники появилась необходимость одновременного наблюдения за большим количеством сигналов. Первые решения пытались объединить аппаратное обеспечение из нескольких осциллографов в единый прибор, но беспорядок на экране, отсутствие однозначной интерпретации данных и ограничения, связанные с использованием щупов, делали это решение лишь частично пригодным для использования. Логический анализатор HP 5000A, представленный в октябрьском выпуске журнала Hewlett Packard Journal в 1973 году, вероятно, был первым коммерчески доступным прибором, названным "логическим анализатором". Однако HP 5000A был ограничен двумя каналами и отображал информацию в виде двух рядов из 32 светодиодов. Первым по-настоящему параллельным прибором стал двенадцатиканальный HP 1601L, который подключался к базовым блокам осциллографов серии HP 180 и использовал экран осциллографа для отображения 16 строк 12-битных слов в виде единиц и нулей. Он был представлен в январском выпуске журнала Hewlett Packard Journal в 1974 году.

Осциллоскопы с смешанным сигналом

Оциллоскопы со смешанным сигналом сочетают в себе функциональность цифрового запоминающего осциллографа и логического анализатора. К их многочисленным преимуществам относится возможность одновременного наблюдения аналоговых и цифровых сигналов во времени, а также возможность запуска по цифровым или аналоговым сигналам с захватом данных по другому типу сигнала. К числу ограничений осциллоскопов со смешанным сигналом можно отнести отсутствие возможности захвата данных в режиме состояния, ограниченное количество каналов и меньшую аналитическую глубину и детализацию по сравнению с логическим анализатором.