逻辑分析仪怎样分析485通讯口(测试)

通用测试仪器

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描述

逻辑分析仪是分析数字系统逻辑关系的仪器。逻辑分析仪是属于数据域测试[2]仪器中的一种总线分析仪,即以总线(多线)概念为基础,同时对多条数据线上的数据流进行观察和测试的仪器,这种仪器对复杂的数字系统的测试和分析十分有效。逻辑分析仪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。

逻辑分析仪的使用步骤

1、硬件通道连接。首先我们要把逻辑分析仪的GND和待测板子的GND连到一起,以保证信号的完整性。然后把逻辑分析仪的通道接到待测引脚上,待测引脚可以用多种方式引出来。

2、通道数设置。一般情况下,大多数逻辑分析仪有8通道、16通道、32通道等数目。而我们采集信号的时候,往往用不到那么多通道,为了我们更清晰的观察波形,可以把用不到的通道隐藏起来。

3、采样率和采样深度设置。首先要对待测信号最高频率有个大概的评估,把采样率设置到它的10倍以上,还要大概判断一下我们要采集的信号的时间长短,在设置采样深度的时候,尽量设置的有一定的余量。采样深度除以采样率,得到的就是我们可以保存信号的时间。

4、触发设置。由于逻辑分析仪有深度限制,不可能无限期的保存数据。当我们使用逻辑分析仪的时候,如果没有采用任何触发设置的话,从开始抓取就开始计算时间,一直到存满我们设置的存储深度后,抓取就停止。在实际操作过程中,开始抓取的一段信号可能是无用信号,有用信号可能就是其中一段,但是无用信号还占据了我们的存储空间。在这种情况下,我们就可以通过设置触发来提高存储深度的利用率。比如我们如果想抓取UART串口信号,而串口信号平时没有数据的时候是高电平,因此我们可以设置一个下降沿触发。从点击开始抓取,逻辑分析仪不会把抓到的信号保存到我们的存储器中,而是会等待一个下降沿的产生,一旦产生了下降沿,才开始进行真正的信号采集,并且把采集到的信号存储到存储器中。也就是说,从点击开始抓取到下降沿这段时间内的无用信号,被我们所设置的触发给屏蔽掉了,这是一个非常实用的功能。

5、抓取波形。逻辑分析仪和示波器不同,示波器是实时显示的,而逻辑分析仪需要点击开始,开始抓取波形,一直到存储满了我们所设置的存储深度结束,然后我们可以慢慢的去分析我们抓到的信号,因此点击“开始抓取”这个是必须要有的。

6、设置协议解析(标准协议)。如果你抓取的波形是标准协议,比如UART、I2C、SPI这种协议,逻辑分析仪一般都会配有专门的解码器,可以通过设置解码器,不仅仅像示波器那样把波形显示出来,还可以直接把数据解析出来,以十六进制、二进制、ASCII码等各种形式显示出来。

7、数据分析。和示波器类似,逻辑分析仪也有各种测量标线,可以测量脉冲宽度,测量波形的频率,占空比等信息,通过数据分析,查找我们的波形是否符合我们的要求,从而帮助我们解决问题。

逻辑分析仪怎样分析485通讯口(测试)

1、 先用示波器配合普通探头看一下波形,如图1。

逻辑分析仪

图 1示波器配合普通探头捕获的波形

我们可以清楚的看到在通讯协议信号上叠加了非常大的共模干扰。这个共模干扰会完全扰乱协议阈值电平的判断,无论是示波器还是逻辑分析仪,都无法设置出一个合理的阈值电平来进行解码。

2、 用示波器配合差分探头看一下波形,如图2。

逻辑分析仪

图 2示波器配合差分探头捕获的波形

使用差分探头之后,共模干扰被消除,波形也变得比较完美。配合ZDS2024Plus的协议解码功能可以直接解码出对应的协议数据,从下面参数测量的结果中看各项参数也都没有异常。但是示波器只能抓一小段时间的信号,即使ZDS2024Plus有250M的存储深度,观测的最长波形时间也只有1400s,无法实现对协议信号长达几小时,甚至是几天的监控。但是市面上又几乎找不到逻辑分析仪专用的差分探头。

3、 使用485隔离模块,配合示波器单端探头观测输出波形。

我们选用RSM(3)485ECHT增强型隔离RS-485收发器,支持最大500K波特率,能够实现485通讯的隔离。如图3。

图 3RS485隔离模块

针对隔离之后的波形,使用示波器配合普通探头观测的波形,如图4:

逻辑分析仪

图 4隔离之后,示波器配合普通探头捕获的波形

从图片上可以看出,使用示波器+普通探头测量隔离之后的485信号依然可以得到比较完美的波形,与差分探头效果相当。

4、 使用485隔离模块后,使用逻辑分析仪长期监测485通讯波形,如图 5。

逻辑分析仪

图 5逻辑分析仪配合隔离模块记录14万帧信号

并不一定需要买什么差分探头,如果只是监控RS485总线上的信号,只要用一块RS485隔离模块就好了。打开逻辑分析仪,启动记录模式,无论是记录一段,还是一天,都完全OK。

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