工程师做数电系统开发不可或缺的调试神器——逻辑分析仪

背景

电子产品开发过程中最常用的是示波器，但是随着微处理器如ARM、X86、MIPS等架构、GPU、深度学习处理器等芯片的发展，以及智能硬件如雨后春笋般的成长，硬件出现的各种逻辑类bug是经常遇到的，当SOC（片上系统）的各种接口如SPI、USB、I2C、UART等出现问题的时候示波器还能勉强应付，当测量一些总线信号如AXI、PCIe或者需要同时测量芯片或者板卡上很多引脚信号的时候，示波器望着那么多的引脚只能道一声：“臣妾做不到”。这时候就需要一种专业的设备，那就是逻辑分析仪，它是利用时钟从测试设备上采集和显示数字信号的仪器，最主要作用在于时序判定，电子工程师需要分析数字系统的逻辑关系。逻辑分析仪不但解决了示波器输入通道不足的问题，还提供了更加强大的触发功能和分析功能，对于数字电路开发系统来说，逻辑分析仪是一种很棒的工具。

逻辑分析仪大致可以分为独立式和卡式两种。独立式逻辑分析仪是将所有的测试软件、运算管理元件以及整合在一台仪器之中；卡式虚拟逻辑分析仪则需要搭配电脑一起使用，显示屏也与主机分开。ZeroPlus公司推出的LAP-F1是一种卡式逻辑分析仪，采用Xilinx Kintex-7 160T FPGA，这款产品具有64个通道，对于时序分析的最高采样率能够达到1G samples/秒，对于状态分析的频率能够达到200MHz。能够完成从信号的捕获和采集信息存储到它的DDR3-1600MHz的内存里面，到触发、按照协议解码等一系列的功能，并通过图形化的方式展示给开发人员，开发人员可以根据信号按照协议分析是否出错。凭借Xilinx强大的Kintex-7系列产品，这款逻辑分析仪具有较低的功耗和更高的数字信号处理能力，能够支持现在主流的PCIe Gen3和10Gigabit 以太网的数字信号的测量和分析，以及平板显示器和视频IP模块等的逻辑信号的测量和分析。Xilinx FPGA不仅可以为全定制芯片的验证立下悍马功耗，而且在芯片数字系统的Debug过程当中也能发挥这么强劲的功能，可谓是文能治国平天下，武能镇四海威远扬。

总结

逻辑分析仪的优点在于同时检测多路输入、完善的触发功能、强大的分析功能。主要表现在观察测量波形中是否存在毛刺、干扰、频率是否正确，对被测量信号进行时序分析，排除操作冲突、时序协调等，对总线信号或高级协议进行分析，加快开发进度，以及用触发功能来进行错误捕获，排除隐藏在系统里面的错误，增加产品的可靠性等方面。这么多的功能需要一个强大的大脑来进行数据的分析和处理，Xilinx FPGA系列产品会针对目前主流的总线和各种高性能外设接口的需求开发出更出色的产品，为更多的硬件产品开发过程提供更加全方位、多层次、宽领域的服务。