利用新的邏輯分析工具加快調(diào)試和驗證

　　在新的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中，不但需要測試和調(diào)試2.5 GHz串行總線及其相關(guān)的高級協(xié)議，還要面臨如何讓32位傳統(tǒng)總線工作在800 MHz高數(shù)據(jù)率下的問題，因此，復(fù)雜高速嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)、測試和調(diào)試面臨著新的挑戰(zhàn)，本文介紹如何利用最新的邏輯分析儀功能解決這些棘手問題。

　　要想成功開發(fā)一個新型嵌入式系統(tǒng)，上市時間和系統(tǒng)可靠性是兩個最重要的因素，但現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)日益增大的復(fù)雜性使這一目標(biāo)很難達成。傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包含各種組件和互連總線,總線通常有并行互連總線和標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)總線。

　　如今的系統(tǒng)中除了引入RapidIO 和 PCI Express等新的高速串行互連和外設(shè)總線以外，并行總線在短期內(nèi)仍將存在。于是，在新的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中，不但需要測試和調(diào)試新的2.5 GHz串行總線及其相關(guān)的高級協(xié)議，還要面臨如何讓32位的傳統(tǒng)總線工作在今天800 MHz的高數(shù)據(jù)率下的問題。如今使用的傳統(tǒng)總線帶寬很寬，而且數(shù)據(jù)率已經(jīng)接近銅質(zhì)并行總線可達到的數(shù)據(jù)率上限。因此，新的復(fù)雜高速嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)、測試和調(diào)試就面臨著新的挑戰(zhàn)。這種挑戰(zhàn)不僅限于高端計算和通信應(yīng)用，在處理主流的信號(例如運行速度高達100 MHz的微處理器應(yīng)用中的信號)或高端信號(例如一個數(shù)據(jù)率高于2.5 GS/s的PCI Express 串行數(shù)據(jù)流)時，工程師都可能面臨這樣的問題。

　　信號完整性問題

　　要保證數(shù)字信號具備足夠的信號完整性，需要在設(shè)計階段進行詳細分析，并利用經(jīng)驗測量法對設(shè)計原型進行特性描述，以驗證設(shè)計建模方法的有效性。當(dāng)設(shè)計師面臨的是PCI Express和 SATA III等多道高速串行總線，或FB-DIMM(全緩沖雙列直插內(nèi)存模塊)等新的雙數(shù)據(jù)率存儲器技術(shù)，以及移動通信市場上最新的處理器和總線系統(tǒng)之類高速和高度復(fù)雜的設(shè)計時，信號完整性問題就變得越發(fā)重要。

　　工程師在遇到這樣的挑戰(zhàn)時，就應(yīng)該選擇邏輯分析儀來幫助設(shè)計。近年來，邏輯分析儀的性能和易用性都有突飛猛進的發(fā)展，而對于具備視窗用戶接口和基于視窗的開放式PC控制器、所有數(shù)據(jù)按照時間關(guān)系自動顯示在同一屏幕上的現(xiàn)代儀器，如今的工程師們也都很熟悉，而且這種一體化的模塊化結(jié)構(gòu)也方便針對特定的應(yīng)用對其進行精簡或者擴充其功能以滿足將來的要求。

　　然而，考慮到市場需求變化迅速的本質(zhì)，測試測量儀器廠商往往需要不斷改進產(chǎn)品。最近一項詳盡的調(diào)查顯示，工程師們希望邏輯分析儀中能夠增加以下這些特性：

*增大便攜式主機上的內(nèi)部顯示屏；

*面板上設(shè)置更多快捷鍵(盡管許多用戶都希望保留控制旋鈕用于某些操作)；

*導(dǎo)航步驟更簡單，每一操作的步驟也更少；

*用戶接口的響應(yīng)更多；

*數(shù)據(jù)上載更快；

*采用帶有新式外設(shè)的先進的PC 控制器；

*自動化數(shù)據(jù)測量；

*能夠在一臺PC上以主機模式運行邏輯分析儀應(yīng)用；

*主機電纜更緊湊、更易擴充；

　　同時，為了保護自身的投資(這一投資通常相當(dāng)大)，用戶需要一種簡單的能夠從已有的邏輯分析儀升級的方案。

　　隨著TLA7012 便攜式主機和TLA7016臺式主機兩種新型邏輯分析儀的出現(xiàn)，這些問題都已得到解決。在滿足上述的兼容性需求的同時，這些新儀器提供了3倍于老型號主機的數(shù)據(jù)吞吐量，可以更快捷地分析數(shù)據(jù)、更迅速地放大、搜索、濾波和滾屏。兩種新儀器都使用Windows XP專業(yè)版和最新的Intel Pentium處理器，是其同級競爭對手分析速度的兩倍。

　　信號探測問題

　　由于新的更快速的嵌入式系統(tǒng)總線及其相關(guān)信號完整性問題的出現(xiàn)，我們必須重新安排設(shè)計周期。如今，數(shù)字設(shè)計工程師必須在設(shè)計周期的更早階段就開始考慮設(shè)計的測試和調(diào)試。在設(shè)計周期中，導(dǎo)致任務(wù)分配產(chǎn)生變化的根本原因就是在現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)的探測中出現(xiàn)了新的挑戰(zhàn)。過去，一個系統(tǒng)的測試和調(diào)試是在設(shè)計過程的最后階段才考慮的，然而，若要滿足上市時間的要求，就必須對當(dāng)今這些高性能嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計過程進行重新考慮?，F(xiàn)在，在設(shè)計周期的初始階段，設(shè)計者就需要考慮在哪里進行探測、使用哪種類型的探頭。

　　探測高速信號的邊緣需要高阻探頭，為滿足這種需要，邏輯分析儀制造廠商提供了一種電容小于半皮法的探頭。最新的有源硅／鍺低阻無座探頭，它為今天的設(shè)計師們提供了測試和調(diào)試現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)時所需要的探測特性。由于許多原因，標(biāo)準(zhǔn)的邏輯分析儀連接系統(tǒng)所帶來的好處對嵌入式系統(tǒng)工業(yè)而言十分重要。

　　新的緊湊式PCB無座引腳所具有的占地小的特點使開發(fā)人員能夠采用一種低成本的連接來進行產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)品測試。此外，這帶來的一個更大的好處則是示波器上也可以使用邏輯分析儀探頭，從而允許開發(fā)者在一臺邏輯分析儀的顯示屏上同時看到數(shù)字信號和相應(yīng)的模擬信號。這一功能對于發(fā)現(xiàn)微小的信號完整性問題和調(diào)試邊沿變化快的嵌入式系統(tǒng)，均十分重要。

　　為了檢測現(xiàn)代系統(tǒng)中如地彈(ground bounce)、串?dāng)_和阻抗失配等信號完整性問題，最佳方案是采用能夠同時觀察數(shù)字和模擬信號的儀器。

　　應(yīng)用軟件

　　速度最快的硬件如果不能配以同樣優(yōu)秀的軟件，必然會阻礙其性能的發(fā)揮。因此我們也提供了一套新的基于視窗的應(yīng)用軟件包。新的5.0版TLA應(yīng)用軟件將過去通過人工完成的許多測量任務(wù)自動化，而且還提供了邊沿計數(shù)、頻率測量、脈寬測量和通道－通道延遲測量等新的參數(shù)測量功能，因而開發(fā)人員能夠更快地驗證和調(diào)試其設(shè)計。

　　“拖放”觸發(fā)功能簡化了對問題和感興趣數(shù)據(jù)的隔離操作。這一特性允許用戶簡單地拖動常規(guī)觸發(fā)事件，例如當(dāng)需要在上升沿或總線等于某值時觸發(fā)，只需從選擇板中把這些觸發(fā)事件拖進波形窗口。

　　新軟件的用戶接口更直觀，操作也更簡單，減少了執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)所需的步驟。例如，一個標(biāo)為“explorer”的窗口容許單擊切換到感興趣的窗口，如觸發(fā)窗口、設(shè)置窗口或波形窗口，減少了用戶用于操作的時間而把更多的時間用于解決問題。波形和列表窗口的可用性也得到增強，從而允許用戶更深入地觀察數(shù)據(jù)。

　　軟件可以安裝在任何運行Windows XP Professional 或 Windows 2000的計算機上，安裝后就可以通過網(wǎng)絡(luò)來連接和控制新型邏輯分析儀。利用最新的PCI-Express技術(shù)全速運行的快速千兆局域網(wǎng)接口加快了計算機和邏輯分析儀之間的數(shù)據(jù)傳輸。兩個部分都使用了改進的底板技術(shù)，比以前的型號增加了300%的數(shù)據(jù)吞吐量。

　　本文小結(jié)

　　邏輯分析儀的這些新發(fā)展使其在易用性、速度和性能方面有了新的提高，因而設(shè)計工程師們得以看到更多信息，并更快獲得他們所需的答案。除此以外，他們還能向后兼容現(xiàn)有的邏輯分析儀模塊，從而為客戶提供了一種十分理想的升級方案。相關(guān)軟件中還提供了包括自動化測量在內(nèi)的許多新功能，用戶接口也有很大改善。軟、硬件結(jié)合起來，就為用戶提供了一套具備先進的信號捕捉和分析能力以及優(yōu)秀的易用性的邏輯分析儀工具。