如何利用逻辑分析仪功能解决嵌入式系统设计中的难题

在新的嵌入式系统设计中，不但需要测试和调试2.5 GHz串行总线及其相关的高级协议，还要面临如何让32位传统总线工作在800 MHz高数据率下的问题，因此，复杂高速嵌入式系统的设计、开发、测试和调试面临着新的挑战，本文介绍如何利用最新的逻辑分析仪功能解决这些棘手问题。

要想成功开发一个新型嵌入式系统，上市时间和系统可靠性是两个最重要的因素，但现代嵌入式系统日益增大的复杂性使这一目标很难达成。传统的嵌入式系统结构包含各种组件和互连总线，总线通常有并行互连总线和标准外设总线。

如今的系统中除了引入RapidIO 和 PCI Express等新的高速串行互连和外设总线以外，并行总线在短期内仍将存在。于是，在新的嵌入式系统设计中，不但需要测试和调试新的2.5 GHz串行总线及其相关的高级协议，还要面临如何让32位的传统总线工作在今天800 MHz的高数据率下的问题。如今使用的传统总线带宽很宽，而且数据率已经接近铜质并行总线可达到的数据率上限。因此，新的复杂高速嵌入式系统的设计、开发、测试和调试就面临着新的挑战。这种挑战不仅限于高端计算和通信应用，在处理主流的信号（例如运行速度高达100 MHz的微处理器应用中的信号）或高端信号（例如一个数据率高于2.5 GS/s的PCI Express 串行数据流）时，工程师都可能面临这样的问题。

信号完整性问题

要保证数字信号具备足够的信号完整性，需要在设计阶段进行详细分析，并利用经验测量法对设计原型进行特性描述，以验证设计建模方法的有效性。当设计师面临的是PCI Express和 SATA III等多道高速串行总线，或FB-DIMM（全缓冲双列直插内存模块）等新的双数据率存储器技术，以及移动通信市场上最新的处理器和总线系统之类高速和高度复杂的设计时，信号完整性问题就变得越发重要。

工程师在遇到这样的挑战时，就应该选择逻辑分析仪来帮助设计。近年来，逻辑分析仪的性能和易用性都有突飞猛进的发展，而对于具备视窗用户接口和基于视窗的开放式PC控制器、所有数据按照时间关系自动显示在同一屏幕上的现代仪器，如今的工程师们也都很熟悉，而且这种一体化的模块化结构也方便针对特定的应用对其进行精简或者扩充其功能以满足将来的要求。

然而，考虑到市场需求变化迅速的本质，测试测量仪器厂商往往需要不断改进产品。最近一项详尽的调查显示，工程师们希望逻辑分析仪中能够增加以下这些特性：

*增大便携式主机上的内部显示屏；

*面板上设置更多快捷键（尽管许多用户都希望保留控制旋钮用于某些操作）；

*导航步骤更简单，每一操作的步骤也更少；

*用户接口的响应更多；

*数据上载更快；

*采用带有新式外设的先进的PC 控制器；

*自动化数据测量；

*能够在一台PC上以主机模式运行逻辑分析仪应用；

*主机电缆更紧凑、更易扩充；

同时，为了保护自身的投资（这一投资通常相当大），用户需要一种简单的能够从已有的逻辑分析仪升级的方案。

随着TLA7012 便携式主机和TLA7016台式主机两种新型逻辑分析仪的出现，这些问题都已得到解决。在满足上述的兼容性需求的同时，这些新仪器提供了3倍于老型号主机的数据吞吐量，可以更快捷地分析数据、更迅速地放大、搜索、滤波和滚屏。两种新仪器都使用Windows XP专业版和最新的Intel Pentium处理器，是其同级竞争对手分析速度的两倍。

信号探测问题

由于新的更快速的嵌入式系统总线及其相关信号完整性问题的出现，我们必须重新安排设计周期。如今，数字设计工程师必须在设计周期的更早阶段就开始考虑设计的测试和调试。在设计周期中，导致任务分配产生变化的根本原因就是在现代嵌入式系统的探测中出现了新的挑战。过去，一个系统的测试和调试是在设计过程的最后阶段才考虑的，然而，若要满足上市时间的要求，就必须对当今这些高性能嵌入式系统的设计过程进行重新考虑。现在，在设计周期的初始阶段，设计者就需要考虑在哪里进行探测、使用哪种类型的探头。

探测高速信号的边缘需要高阻探头，为满足这种需要，逻辑分析仪制造厂商提供了一种电容小于半皮法的探头。最新的有源硅／锗低阻无座探头，它为今天的设计师们提供了测试和调试现代嵌入式系统时所需要的探测特性。由于许多原因，标准的逻辑分析仪连接系统所带来的好处对嵌入式系统工业而言十分重要。

新的紧凑式PCB无座引脚所具有的占地小的特点使开发人员能够采用一种低成本的连接来进行产品开发和产品测试。此外，这带来的一个更大的好处则是示波器上也可以使用逻辑分析仪探头，从而允许开发者在一台逻辑分析仪的显示屏上同时看到数字信号和相应的模拟信号。这一功能对于发现微小的信号完整性问题和调试边沿变化快的嵌入式系统，均十分重要。

为了检测现代系统中如地弹（ground bounce）、串扰和阻抗失配等信号完整性问题，最佳方案是采用能够同时观察数字和模拟信号的仪器。

应用软件

速度最快的硬件如果不能配以同样优秀的软件，必然会阻碍其性能的发挥。因此我们也提供了一套新的基于视窗的应用软件包。新的5.0版TLA应用软件将过去通过人工完成的许多测量任务自动化，而且还提供了边沿计数、频率测量、脉宽测量和通道－通道延迟测量等新的参数测量功能，因而开发人员能够更快地验证和调试其设计。

“拖放”触发功能简化了对问题和感兴趣数据的隔离操作。这一特性允许用户简单地拖动常规触发事件，例如当需要在上升沿或总线等于某值时触发，只需从选择板中把这些触发事件拖进波形窗口。

新软件的用户接口更直观，操作也更简单，减少了执行标准任务所需的步骤。例如，一个标为“explorer”的窗口容许单击切换到感兴趣的窗口，如触发窗口、设置窗口或波形窗口，减少了用户用于操作的时间而把更多的时间用于解决问题。波形和列表窗口的可用性也得到增强，从而允许用户更深入地观察数据。

软件可以安装在任何运行Windows XP Professional 或 Windows 2000的计算机上，安装后就可以通过网络来连接和控制新型逻辑分析仪。利用最新的PCI-Express技术全速运行的快速千兆局域网接口加快了计算机和逻辑分析仪之间的数据传输。两个部分都使用了改进的底板技术，比以前的型号增加了300%的数据吞吐量。

本文小结

逻辑分析仪的这些新发展使其在易用性、速度和性能方面有了新的提高，因而设计工程师们得以看到更多信息，并更快获得他们所需的答案。除此以外，他们还能向后兼容现有的逻辑分析仪模块，从而为客户提供了一种十分理想的升级方案。相关软件中还提供了包括自动化测量在内的许多新功能，用户接口也有很大改善。软、硬件结合起来，就为用户提供了一套具备先进的信号捕捉和分析能力以及优秀的易用性的逻辑分析仪工具。

责任编辑：gt