1、Electronic Measurement and Instruments)电子测量与仪表电子测量与仪表主讲：黎恒、夏祖学、邓琥西南科技大学网络教育系列课程西南科技大学网络教育系列课程E_mail：E_mail：zuxue_E_mail：第章数据域测量7.1 数据域测量的基本概念7.2 数据域测试技术7.3 逻辑分析仪Electronic Measurement and Instruments)第章数据域测量学习参考：逻辑分析仪是数据域测量的主要工具，常用于数字系统的故障检测、故障定位、故障诊断以及数据流的检测与显示。本章主要介绍数据域测量技术及逻辑分析仪的组成原理与应用。要求通过学习掌握数
2、据域测试方法，了解逻辑笔、逻辑分析仪的组成及应用，理解逻辑分析仪的工作原理。本章要点：数据域测试方法、逻辑笔与逻辑分析仪的组成原理及应用。Electronic Measurement and Instruments)7.1 数据域测量的基本概念传统时域测量仪器对模拟电路与系统的测试是行之有效的。但对于复杂数字电路与系统的测试却未必奏效，甚至完全无能为力。这是由数据域测量的特点所决定的。Electronic Measurement and Instruments)7.1.1 数据域测量的特点数据域测量就是对数据流的测量，它面向的测量对象是数字逻辑电路。数字逻辑电路以二进制数字“0”和“1”的方式
3、来表示信息。在每一特定时刻，多位0、1数字的组合称为一个数据字，数据字随时间的变化按一定的时序关系形成数据流。因此，数字系统是以数据或数据字作为时间或时序的函数，而不是将电压作为时间或频率的函数。数据域测量的内容包括数字系统或设备的故障检测、故障定位、故障诊断以及数据流的检测和显示。运行正常的数字系统或设备的数据流是正确的；如果数据流发生错误，则说明系统或设备存在故障。Electronic Measurement and Instruments)7.1.2 数字系统的特点数字系统以数据或数据字作为时间或时序的函数，具有以下特点：（1）数字信号是非周期性的数字系统或设备按一定的时序工作。在执行一
4、个程序时，许多信号只出现一次，或者仅在关键时刻出现一次（例如中断事件）；某些信号虽然可能会重复出现，但并非是时域上的周期信号，例如子程序的调用。因此，数据域测试应能捕获单次信号和非周期信号，这对于示波器等传统仪器来说是很难做到的，更难以发现故障。Electronic Measurement and Instruments)7.1.2 数字系统的特点（2）数字信号是按时序传输的数字系统或设备具有一定的逻辑功能，系统中的信号是有序的数据流，各信号之间具有严格的时序关系。因此，数据域测试应能分析各种信号的时序和逻辑关系，并能捕获单次信号和非周期信号。例如，程序的执行必须在规定的控制信号作用下，取出指
5、令代码，进行译码，并发出完成该指令的控制信号，这些逻辑关系是在控制器的作用下完成的。Electronic Measurement and Instruments)7.1.2 数字系统的特点（3）数字信号是多通道传输的一个字符、一个数据、一条指令或地址是由多位数据（bit）组成的。因此，数据域测量仪器应具有多个输入通道，每个器件都与总线相接，如同“悬挂”在总线上（即“挂”在总线上），每个器件依靠一定的时序节拍脉冲工作。所谓总线是指能同时传输数字信息所需的可以复用的多根导线。Electronic Measurement and Instruments)7.1.2 数字系统的特点（4）数字信息的传输
6、方式多种多样数字信号是脉冲信号，数字信息则用高低电平及二者的组合来表示。数字信息可以以串行方式（bit）或并行方式（byte）传输，也可以同步传输或异步传输。并行传输比串行传输的信息传输速度快，但所需的硬件多。串行传输一般应用于远距离数据传输中。由于总线是复用的，因此，数据域测试应能进行电平判别，确定信号在电路中的建立时间和保持时间，并注意设备的结构、数据格式和数据的选择，应能够从大量的数据流中捕获有分析意义的数据。Electronic Measurement and Instruments)7.1.2 数字系统的特点（5）数字信号的频率范围很宽数字系统中，中央处理机具有ps(10-12s)量
7、级的时间分辨力，而低速的外部设备如电传机输入键的选通脉冲却以ms(10-3s)计量，可见数字信号的频率范围很宽。因此，数据域测试仪器应能采集不同速度的数据。Electronic Measurement and Instruments)7.1.2 数字系统的特点（6）数字系统的故障判别与模拟系统不同模拟系统的故障主要根据电路中某些节点的电压或波形来判别，而数字系统中的故障判别往往依据信号间的时序和逻辑关系是否正常来判别。造成数字系统出错的数据常混在正确的数据流中，有时发现故障时产生故障的原因早已过去。因此，在检测与判别故障时，既要分析出错后的信息状态，又要捕获出错前的信息状态。Electroni
8、c Measurement and Instruments)7.1.3 数据域测试仪器设备数据域测试的目的是：判别数字电路或系统中是否存在故障，即故障的诊断；或者确定故障在电路或系统中的位置，即故障的定位。用于数据域测试仪器和设备包括以下几种：（1）万用表和数字电压表万用表和数字电压表常用来测量数字电路或系统中各种模拟量的大小，例如，D/A变换器的输出、A/D变换器的输入等。Electronic Measurement and Instruments)7.1.3 数据域测试仪器设备（2）逻辑笔和逻辑夹逻辑笔和逻辑夹常用于测试简单数字电路的状态，即测出电路某一点的状态是高电平、低电平，还是脉冲。
9、逻辑夹可测得多路信号电平。（3）逻辑脉冲发生器（LG，Logic Generator）逻辑脉冲发生器的外形与逻辑笔相似，能够产生数字电路所需的不同宽度、幅度及频率的逻辑脉冲信号。Electronic Measurement and Instruments)7.1.3 数据域测试仪器设备（4）逻辑分析仪逻辑分析仪是多线示波器与数字存储技术发展的产物，故又称为逻辑示波器。它能够对逻辑电路、甚至包括软件的逻辑状态进行记录和显示，实现对逻辑系统的分析。（5）示波器示波器也是数字电路或系统调试及维修的常用测试仪器，用于测试脉冲的各种参数与信号幅度，比较输入信号的波形、相位、幅度及其相互关系。多通道的示波
10、器与特征分析仪、逻辑分析仪一起常被用来测试数字系统的动态特性。Electronic Measurement and Instruments)7.1.4 逻辑笔和逻辑夹1.逻辑笔逻辑笔具有结构简单、使用方便的特点，特别适合测试一般门电路和触发器的逻辑关系。图1为逻辑笔的外形结构图，顶端的两个红绿灯用于指示数字电路某一端点的逻辑状态，红灯亮表示是逻辑“1”（高电平），绿灯亮表示是逻辑“0”（低电平）。逻辑笔对被测点逻辑状态的响应如表1所示。Electronic Measurement and Instruments)7.1.4 逻辑笔和逻辑夹电源存储开关绿灯红灯探针图1 逻辑笔外形结构图表1 逻辑
11、笔测试响应被测点逻辑状态逻辑笔响应稳定的逻辑“1”状态（+2.4V+5V）红灯稳定亮稳定的逻辑“0”状态（0V+0.7V）绿灯稳定亮在逻辑“1”与“0”中间状态（+0.8V+2.3V）两灯均不亮单次正脉冲绿红绿单次负脉冲红绿红低频序列脉冲红绿灯交替闪烁Electronic Measurement and Instruments)7.1.4 逻辑笔和逻辑夹为了便于记录下被测点的状态，逻辑笔具有记忆功能。当测试某点为高电平时，红灯点亮，如果此时将逻辑笔移开测试点，红灯仍继续亮。当不需要记录此状态时，可扳动逻辑笔上的存储开关使其复位。逻辑笔腰部的两个插孔可以各自提供一个正、负选通脉冲，将其中一个插孔
12、与被测电路的某一选通点相接，逻辑笔将随着选通脉冲的加入而做出响应。Electronic Measurement and Instruments)7.1.4 逻辑笔和逻辑夹图2为逻辑笔的组成框图。被测点的逻辑状态由探针接入，电平检测器对信号电平与基准电压进行比较，选择与该信号对应的“0”电平通道或“1”电平通道进行脉冲扩展，进入判“0”判“1”网络（门电路），指示灯驱动器使对应颜色的指示灯点亮。若输入为中间电平，则不进入任何一路，指示灯不亮。输入保护“0”电平检测器“1”电平检测器“0”电平脉冲展宽“1”电平脉冲展宽探针判“0”判“1”网络指示灯驱动器指示灯图2 逻辑笔电路框图Electroni
13、c Measurement and Instruments)7.1.4 逻辑笔和逻辑夹2.逻辑夹逻辑笔在同一时刻只能显示一个被测点的状态，而逻辑夹可以同时显示多个端点的逻辑状态。图3为逻辑夹的电路结构图，图中只画了16路输入信号中的一路，各路结构均相同。每个端点信号均通过一个门判电路，门判电路的输出通过一个非门驱动一个发光二极管，当输入信号为高电平时，发光二极管点亮。逻辑夹与逻辑脉冲发生器配合使用，可以迅速地查找出数字电路的逻辑故障。当逻辑脉冲发生器的信号频率较低时，逻辑夹可以很清楚地反映出门电路、触发器、计数器或加法器等全部输入端、输出端之间的逻辑关系。Electronic Measurem
14、ent and Instruments)7.1.4 逻辑笔和逻辑夹门判电路+5V116路路图3 逻辑夹的1路电路结构图Electronic Measurement and Instruments)7.2 数据域测试技术7.2.1 逻辑电路的简易测试数字逻辑电路是以处理“0”、“1”组成的数字信号为目的的电路，由与门、或门、非门和各类触发器组成。逻辑电路的测试任务就是确认电路电平的高低是否符合逻辑值的规定、逻辑关系是否正确，当输入变化时，电路翻转是否正确。通常规定正逻辑时的“1”为高电平，“0”为低电平，负逻辑时相反。Electronic Measurement and Instruments)
15、7.2.1 逻辑电路的简易测试示波器、逻辑笔、逻辑比较器和逻辑脉冲发生器等仪器一般用于测试简单数字电路，例如，分立元件、中小规模集成电路、简单数字设备或复杂数字设备的部件。对于很简单的数字电路，可以利用小灯泡或发光二极管LED的亮暗以及小喇叭发声强弱来检测被测电平的高低、逻辑“1”、逻辑“0”以及脉冲的有无等。Electronic Measurement and Instruments)7.2.2 数据域测试方法数据域测试的方法包括穷举测试法、伪穷举测试法和随机测试法。（1）穷举测试法图4为穷举测试示意图，图中穷举测试矢量产生电路，用来产生被测电路所需的所有可能的组合信号。穷举测试法的实质是对
16、被测电路输入所有可能的组合信号，然后测试与每一种输入组合信号相对应的全部输出是否正确。穷举测试矢量产生电路被测电路参考电路比较合格/失效指示图4 穷举测试示意图Electronic Measurement and Instruments)7.2.2 数据域测试方法如果所有输入信号、输出信号的逻辑关系是正确的，则被测电路就是正确的；反之，被测电路就是错误的。最后根据比较结果给出“合格/失效”的指示。穷举测试法的优点是能测试出存在的全部故障，即故障覆盖率为100%。缺点是测试时间较长，并随输入端数量的增加呈指数规律增加。（2）伪穷举测试法伪穷举测试法是把一个大电路划分成多个子电路，对每个子电路进行
17、穷举测试。该方法可以节省大量的测试时间。Electronic Measurement and Instruments)7.2.2 数据域测试方法（3）随机测试法用随机测试矢量产生电路代替图8.5中的穷举测试矢量产生电路，以产生随机的组合数据流序列，同时输入给被测电路和已知功能完好的参考电路；然后对被测电路和参考电路的输出进行比较；最后根据比较结果给出“合格/失效”的指示。随机测试法一般很难达到100%的故障覆盖率，常用于测试要求不高的场合。Electronic Measurement and Instruments)7.2.3 故障类型、故障测试及故障定位对于大规模集成电路、复杂的印制电路板、
18、微型计算机系统等复杂数字逻辑系统的测试，除了涉及测试方法之外，还要涉及到故障类型、故障测试、故障定位及测试数据流产生等的问题。以下主要讨论故障类型、故障测试及故障定位。Electronic Measurement and Instruments)7.2.3 故障类型、故障测试及故障定位（1）故障类型数字电路的故障类型一般分为物理故障和逻辑故障。由于数字电路内部连线断开或短接、元器件不良等原因产生的故障称为物理故障等。数字电路内部逻辑控制不正确产生的故障称为逻辑故障，例如由于程序流程不正确而产生的故障。另外，不随时间改变的故障称为固定性故障或永久故障；时隐时现的故障称为间发故障或间歇故障。目前，
19、数字电路故障诊断的研究对象多限于固定性的逻辑故障。Electronic Measurement and Instruments)7.2.3 故障类型、故障测试及故障定位（2）故障测试与故障定位当一个数字电路实现的逻辑功能与无故障电路所实现的逻辑功能不同时，就说明该电路存在故障。因此，根据这个原理来对数字电路进行故障测试与检测。故障测试包括部件测试和整机测试两种，前者是对单元电路进行的测试，而后者是对整个系统的测试。Electronic Measurement and Instruments)7.2.3 故障类型、故障测试及故障定位（2）故障测试与故障定位故障测试的基本方法包括静态测试和动态测试
20、两种。静态测试是指不加输入信号或加固定电位时的测试，以判断电路各点电位是否正确，该方法主要用于检测物理故障，根据有问题的电位点，可将故障定位于某个器件。动态测试是在输入端输入各种可能的组合数据流，通过测试输出数据流的情况来判断输出逻辑功能是否正确，该方法主要用于检测复杂数字系统的逻辑故障。另外，物理故障也可以引起逻辑功能的错误，因此，动态测试既可检测系统的逻辑故障，又可检测系统的物理故障，并最终将检测出的故障定位于一定的范围内。Electronic Measurement and Instruments)7.3 逻辑分析仪逻辑分析仪（LA，Logic Analyzer）是以单通道或多通道实时获
21、取与触发事件相关的逻辑信号、并显示触发事件前后所获取的信号、供软件及硬件分析的一种仪器。它能够用表格、波形或图形等形式显示具有多个变量的数字系统的状态，也能用汇编形式显示数字系统软件，从而实现对数字系统硬件和软件的测试。随着微处理器技术在逻辑分析仪中的普遍应用，使逻辑分析仪能够更加方便地用于微处理器系统的调整与维护。Electronic Measurement and Instruments)7.3.1 逻辑分析仪的分类逻辑分析仪包括逻辑状态分析仪和逻辑定时分析仪。逻辑状态分析仪（LSA，Logic State Analyzer）以二进制、十六进制或ASC码等的状态显示被测逻辑状态，由被测系统
22、提供采集数据的时钟脉冲，侧重于软件分析。逻辑定时分析仪（LTA，Logic Timer Analyzer）以时域波形的形式显示被测信号，由逻辑分析仪自身提供采集数据的时钟脉冲，主要用于硬件分析。目前，逻辑分析仪一般都具有逻辑状态分析仪和逻辑定时分析仪所具备的功能，已被广泛应用于数字集成电路、印制板系统、微处理器系统等数字系统的测试中。Electronic Measurement and Instruments)7.3.2 逻辑分析仪的特点与示波器相比较，逻辑分析仪具有以下特点：（1）检测方法和范围逻辑分析仪利用时钟脉冲进行采样，可以显示触发前后的逻辑状态，显示范围等于时钟脉冲周期乘以存储容量。
23、而示波器只能显示触发后扫描时间设定范围内的波形。（2）输入通道逻辑分析仪容易实现多通道（8、16个或更多）输入。Electronic Measurement and Instruments)7.3.2 逻辑分析仪的特点（3）触发方式逻辑分析仪采用数字方式触发；能够根据多通道逻辑组合进行触发，故可以实现与系统动作同步触发；可以用随机窄脉冲进行触发；并能够进行多级按顺序触发。从而提高测试效率，扩展逻辑分析仪的应用。（4）显示方式逻辑分析仪能够低速读出存入存储器的数据，然后采用多种方式显示，而且可以采用与被测系统同样的方法处理、显示数据，更加符合被测系统的实际工作情况，测量结果真实可靠。Electr
24、onic Measurement and Instruments)7.3.2 逻辑分析仪的特点（5）比较功能逻辑分析仪一般有参考存储器和跟踪存储器两套存储器。参考存储器用于存放系统正常工作的数据。跟踪存储器用于存放系统实际工作时跟踪测试所得的数据。在测试过程中，两套存储器的内容可以根据设置条件进行比较，能够方便地找出系统故障的原因与位置。Electronic Measurement and Instruments)7.3.3 逻辑分析仪的组成逻辑分析仪的基本组成框图如图5所示，CRT为阴极射线示波管。比较器门限电平采样器存储器显示发生器触发器&延迟计数&控制电路&.XYZ内部时钟外部时钟外部触
25、发通道CH1CH2CHnCRT图5 逻辑分析仪的组成框图.Electronic Measurement and Instruments)7.3.3 逻辑分析仪的组成被测信号经过多通道逻辑测试探极形成并行数据，送至比较器，输入信号在比较器中与外部设定的门限电平进行比较，大于门限电平值的信号在相应的线上输出高电平，反之，输出低电平，并对输入波形进行整形。经比较整形后的信号送至采样器，在时钟脉冲控制下进行采样。被采样的信号按顺序存放在半导体存储器中，假设存储器容量为1k（1024位），则能够记录所有输入通道在1024次采样中所得到的信息，采样信息以“先进先出”的原则存放在存储器内。Electroni
26、c Measurement and Instruments)7.3.3 逻辑分析仪的组成当存储器已存满数据但尚未得到显示命令时，存储器将自动舍弃旧数据，装入新数据。当存储器得到显示命令时，将按照先后顺序逐一读出信息，在显示发生器中形成X、Y、Z三个轴向的模拟信号，由CRT按设定的显示方式显示出被测量来。Electronic Measurement and Instruments)7.3.4 逻辑分析仪的触发方式逻辑分析仪可以同时采集多路信号，以便于对被测系统正常运行的数据流逻辑状态和各信号间的相互关系进行观测和分析。为了便于在较小的存储容量范围内采集和存储所需观测点前后变化的波形，逻辑分析仪设
27、有多种触发方式。（1）组合触发组合触发方式又称为内部触发方式，是指将被测系统的数据字与通过仪器面板上的触发字选择开关人工预置的触发字进行比较，如果系统的数据字与预置的触发字相符，则产生一次触发。组合触发方式是逻辑分析仪一般都采用的触发方式，故又称为基本触发方式。Electronic Measurement and Instruments)7.3.4 逻辑分析仪的触发方式设置触发字时，每一个通道可取0、1、x三种触发条件。“1”表示该通道为高电平时产生触发，“0”表示某通道为低电平时产生触发，“x”表示通道状态为“任意”，亦即通道状态不影响触发条件。各通道状态设置好后，如果被测系统各通道数据同时
28、满足上述条件，则产生触发信号。CH0（1）CH1（0）CH2（x）CH3（1）触发信号图6 四通道组合触发实例Electronic Measurement and Instruments)7.3.4 逻辑分析仪的触发方式图6为四通道组合触发方式的实例。CH0(1)与CH3(1)表示通道0和通道3组合触发条件为高电平；CH1(0)表示通道1触发条件为低电平；CH2(x)表示通道2触发条件为任意，对触发不产生影响。故触发信号是在CH0、CH1、CH3相与条件下产生的，即触发字为1001或1101(CH0、CH3分别位于触发字的最右边、最左边)。图6中，当采集数据流中出现1001或1101时，产生触
29、发脉冲，停止数据采集，存储器中存入的数据是产生触发字之前各通道的状态变化情况，触发字位于存储器存储队列的最后面，并显示在显示器的最后一行，故又称为终端触发方式。Electronic Measurement and Instruments)7.3.4 逻辑分析仪的触发方式如果触发字选择的是某一出错的数据字，逻辑分析仪即可捕获并显示被测系统出现这一出错数据字之前一段时间内各通道状态的变化情况，即被测系统故障发生前的工作状态，这对于数字系统的故障诊断是很方便的。（2）延迟触发在故障诊断时，常常希望既能看到触发点前的情况，又能看到触发点后的情况，这时可设置一个延迟门，当捕获到触发字后，经一段时间的延迟
30、后再停止数据采集，则存储器中存储的数据就能包括触发点前后的数据，这种触发方式称为延迟触发。Electronic Measurement and Instruments)7.3.4 逻辑分析仪的触发方式延迟触发常用于分析循环程序和嵌套循环程序，也常用于观察跳动性的偶然故障，这是因为该方式能观察到跳动前后的有关信息。当延迟门关闭数据采集时，如果存储器中的第一个数据字刚好是预置的触发字，则存储器中存储的数据全部是捕获触发字后的数据，该触发方式称为始端触发。如果控制延迟数刚好等于存储容量的一半，可使触发字位于中间，这种方式称为中心触发。Electronic Measurement and Instru
31、ments)7.3.4 逻辑分析仪的触发方式（3）限定触发限定触发是对设置的触发字加限定条件的触发方式。有时设定的触发字在数据流中出现较为频繁，为了有选择地存储和显示特定的数据流，逻辑分析仪中增加一些附加通道作为约束或选择所设置的触发条件。例如对前述四通道触发字的选择再加入第五个通道Q，设定当Q=0时，触发字有效，Q=1时，触发字无效，第五个通道只作为触发字约束条件，并不对它进行数据采集、存储、显示，仅仅用它筛选去掉一部分触发字，该方式为限定触发方式。Electronic Measurement and Instruments)7.3.4 逻辑分析仪的触发方式（4）序列触发序列触发是为检测复杂
32、分支程序而设计的一种重要触发方式。当采样数据与某一项预先设定的字序列（而不是一个字）相符后才触发跟踪数据流。（5）计数触发较复杂的软件系统中常常出现嵌套循环的情况，如果在逻辑分析仪的触发逻辑中设立一个“遍数计数器”，即可针对某次需观察的循环进行跟踪，而对其他各次循环不进行跟踪，该方式称为计数触发。Electronic Measurement and Instruments)7.3.4 逻辑分析仪的触发方式（6）“毛刺”触发利用滤波器从输入信号中取出一定宽度的脉冲作为触发信号，可以在存储器中存储“毛刺”出现前后的数据流，以便于观察和寻找由于外界干扰而引起的数字电路误动作的现象和原因，该方式称为“
33、毛刺”触发。除了上述六种触发方式外，有的逻辑分析仪还具有以下几种触发方式：1）当事件1或事件2出现n次后产生触发。2）事件1出现n次后出现事件2才产生触发信号。3）事件1出现n次后出现非事件2才产生触发信号。Electronic Measurement and Instruments)7.3.5 逻辑分析仪的显示方式逻辑分析仪将被测信号用数字形式写入存储器后，测量者可以根据需要通过控制电路将内存中的全部或部分数据稳定地显示在荧光屏上。逻辑分析仪具有以下几种显示方式。（1）定时显示方式定时显示方式是以逻辑电平表示波形图的形式将存储器中的内容显示在荧光屏上的，该方式显示的是一连串经过整形后的类似方
34、波的波形，高电平代表“1”，低电平代表“0”，由此可以确定逻辑电平与时间的关系，如图7所示。由于显示的不是被测点信号的实际波形，所以又称为“伪波形”或“伪时域波形”。Electronic Measurement and Instruments)7.3.5 逻辑分析仪的显示方式定时显示方式可以将存储器的全部内容按顺序显示出来，也可以改变顺序显示，这样更便于进行比较分析。（2）状态表显示方式状态表显示方式是将存储器内容以二进制、八进制、十进制或十六进制等各种数制形式显示在荧光屏上，如表2所示。有的逻辑状态分析仪还具有反汇编能力，可以把总线上出现的数据翻译成助记符，并在显示器上显示出程序表来，即反汇
35、编显示，如表3所示。图7 定时显示图Electronic Measurement and Instruments)7.3.5 逻辑分析仪的显示方式表2 状态表显示地址（HEX）数据（HEX）状态（BIN）2850341101028517F0101128529D110002853AC00111表3 反汇编显示地址（HEX）数据（HEX）操作码操作数（HEX）2000214220LDHL，2042H20030604LDB，04H200597SUBA200623INCHLElectronic Measurement and Instruments)7.3.5 逻辑分析仪的显示方式（3）图解显示方式图
36、解显示是将荧光屏X、Y方向分别作为时间轴、数据轴进行显示的一种方式。它将欲显示的数字量通过D/A变换器变换成模拟量，按照存储器中取出数字量的先后顺序将此模拟量显示在荧光屏上，形成一个图像的点阵。采样电路存储器显示电路DAC数据BCD计数器图8 BCD计数器图解显示XYElectronic Measurement and Instruments)7.3.5 逻辑分析仪的显示方式图8显示的是一个简单BCD计数器的工作图形，BCD计数器由全零状态（0000B）开始工作，每一个时钟脉冲使计数值增加1，计数状态变化的数字序列为：00000001001000110100010101100111100010
37、010000周而复始地循环。经D/A变换后的亮点每次增加1，就形成由左下方开始向右上方移动的10个亮点，当由10010000时，亮点回到显示器底部，如此循环往复。Electronic Measurement and Instruments)7.3.5 逻辑分析仪的显示方式图解显示方式对数字信号的分析很有帮助。例如，将一个模拟量经过A/D变换后进行数字滤波，然后将滤波后的数字量D/A变换为模拟量，再将数字滤波前后的模拟量分别送至CRT显示，即可对数字滤波前后的模拟量进行比较。图解显示对观察程序运行情况很有意义。将地址总线上的信息引入逻辑分析仪，经D/A变换后进行图解显示，显示出循环往复的地址量表
38、示运行循环程序，出现不连续的地方表示程序跳转或偏离正常顺序的状态（即出错）。Electronic Measurement and Instruments)7.3.5 逻辑分析仪的显示方式（4）映像显示方式映像显示是把逻辑分析仪存储器的全部内容以点图形式一次显示出来。与图解显示不同的是：该方式将每个存储器字分为高位和低位两部分，分别经由X、Y方向D/A变换器变换为模拟量，送入CRT的X、Y通道，所以每个存储器字点亮荧光屏上的一个点。如果映像显示的图形与正确的映像图不同，则表示被测系统存在故障。0000001110001001采样电路存储器显示电路DACb1、b0图9 十进制1位BCD计数器映像显
39、示XDACYb3、b20111Electronic Measurement and Instruments)7.3.5 逻辑分析仪的显示方式（4）映像显示方式图9为十进制1位BCD计数器映像图，该数据字的4位二进制代码分别以b3、b2、b1、b0表示，b3、b2位经D/A变换后送入Y方向，b1、b0位经过D/A变换后送入X方向，CRT上显示的第一行四个点的代码分别为00000011，第二行四个点的代码分别为01000111，第三行为1000和1001，由1001返回0000状态。映像显示方式也可以观察程序运行情况。与图解显示方式相同，如果用分析仪观察微机的地址总线，则显示出的每个亮点是程序运行
40、中一个地址的映像。Electronic Measurement and Instruments)7.3.5 逻辑分析仪的显示方式图10和表4为某程序存储与运行映像图的对照图表，图中三个“”号表示地址单元的坐标位置。0000007F00FF28FFFF00FFFFFFF84004 400928008080图10 程序运行的映像图表4 程序存储与运行映像图对照表0000007F堆栈280028FF主程序40044009输入/输出FFF8FFFF向量Electronic Measurement and Instruments)7.3.5 逻辑分析仪的显示方式（5）直方图显示方式常见的直方图显示有时间
41、直方图和标号直方图两种方式。时间直方图显示各程序执行时间的分布情况，用以确定各程序模块及整个程序的最小、最大和平均执行时间，据此可找出花费CPU时间过长及效率低、质量不高的程序模块。这是一种很有价值的测量和分析方法，其主要优点是能进行实时测试分析。Electronic Measurement and Instruments)7.3.5 逻辑分析仪的显示方式图11表示某个由M1240、CLEAR、DASH和DELAY程序模块组成的软件运行情况。由图可见，执行DELAY、DASH程序几乎花了CPU的全部时间。标号直方图又称为地址直方图。逻辑分析仪反复测量并累计在各个地址范围内事件出现的次数，最后以
42、直方图形式显示测量结果。图11 时间直方图97.4usCLEAR29.2us1240399msDASH665msDELAYsssmsmsmsusususnsns10010110010110010110010Electronic Measurement and Instruments)7.3.5 逻辑分析仪的显示方式图12表示了上例程序的标号直方图，它与时间直方图的结果是一致的。上述五种显示方式各具特点，应针对不同的测试对象，选择合适的显示方式。映像显示适合对系统工作进行“全景”检查，图解显示适合对可疑区进行较仔细的检查，状态表显示可以对故障区进行仔细分析。图12 标号直方图70%10773DE
43、LAY30%4617DASH0%0CLEAR0%01240OCCURENCESNAME10987654321%NUMBER OFRANGEPERCENTAGEElectronic Measurement and Instruments)7.3.6 逻辑分析仪的应用逻辑分析仪的探头由若干个具有细小探针的探极集中而成，可以探测高密度的集成电路。将被测系统接入逻辑分析仪，利用逻辑分析仪的探头检测被测系统的数据流。逻辑分析仪对被测系统进行数据采样的方式分为同步采样和异步采样。以被测系统时钟脉冲作为数据采样脉冲的方式称为同步采样；以逻辑分析仪自身产生的时钟脉冲作为数据采样脉冲的方式称为异步采样。由于逻辑
44、分析仪内部时钟频率一般比被测系统的时钟频率高很多，故可以在单位时间内得到更多的信息量，从而提高了测试分辨力，测试的数据将更精确。Electronic Measurement and Instruments)7.3.6 逻辑分析仪的应用例如，同步采样无法检测两相邻时钟脉冲间的干扰波形，而异步采样却可以检测出波形中的“毛刺”干扰，并将“毛刺”干扰存储到存储器中。数据存储过程中，为了便于存入所需的检测数据流，应注意选择合适的触发方式。逻辑分析仪也可以不采用触发方式工作，使被测系统数据不断存入存储器，待存储器存满之后，自动进入显示过程。逻辑分析仪的工作过程就是数据采集、存储、触发及显示的过程。由于分析
45、仪采用了数字存储技术，可将数据采集工作和显示工作分开进行或同时进行，若有必要还可以对存储数据反复进行显示。应用实例如下：Electronic Measurement and Instruments)7.3.6 逻辑分析仪的应用1.测试数字集成电路将数字集成电路芯片接入逻辑分析仪中，选择合适的显示方式，得到具有一定规律的图像。如果显示不正常，可以根据显示的不正确图形，查找到逻辑故障的位置。图13为测量RAM2114的连接图。RAM2114是容量为1KB4的RAM存储芯片，它有10条地址线，4条数据线，一个片选信号端 ，一个写允许信号端 。当 端提供“0”信号时，对RAM进行写入功能的测试。当 端
46、提供“1”信号时，对RAM进行读出功能的测试。由逻辑脉冲发生器提供RAM工作的各种逻辑脉冲，逻辑分析仪的探头与RAM的所有管脚连接以检测所有管脚上产生的信息。CSWECSWEElectronic Measurement and Instruments)7.3.6 逻辑分析仪的应用2.测试时序关系及干扰信号逻辑定时分析仪可以用来检测数字系统中各信号间的时序关系、信号的延迟时间以及各种干扰脉冲等。逻辑分析仪HP1615 POD1 POD3CLOCKRAM2114 I/O3I/O0 A7A0 A9A8 DRIVER A DRIVER B DRIVER C DRIVER D逻辑脉冲发生器48211图1
47、3 测量RAM2114的连接图30 POD2 7010640701001Electronic Measurement and Instruments)7.3.6 逻辑分析仪的应用例如，测定计算机通道电路之间的延迟时间时，可将计算机通道电路的输入信号、输出信号各自接到逻辑分析仪的一组输入端，然后利用脉冲间隔的变化，在荧光屏上显示出输出与输入波形间的延迟时间。磁带机或磁盘机等计算机外部设备在使用中常出现“毛刺”型干扰脉冲，用示波器难以捕捉到这种偶发的窄脉冲信号，但逻辑分析仪却可以使用“毛刺”触发方式迅速准确地捕捉并显示出来。Electronic Measurement and Instrument
48、s)7.3.6 逻辑分析仪的应用3.检测微处理器系统的运行情况微处理器系统工作过程中经常发生软硬件故障，图14是用逻辑分析仪检测微处理器系统运行情况的连接示意图。CPCPUROM/RAMI/O逻辑分析仪图14 检测微处理器系统(a)0011 0100 0001 0000 1111 1011 1110 1010（地址总线）（数据总线）A7 A0 D7 D0(b)地址总线数据总线Electronic Measurement and Instruments)7.3.6 逻辑分析仪的应用图中CP提供逻辑分析仪与CPU工作的时钟脉冲，微处理器系统的多路并行地址信号和数据信号分别接到逻辑分析仪的输入探头，
49、用读写控制线作为逻辑分析仪的触发信号。这样可以使运行中的微处理器系统的地址线和数据线上的内容通过逻辑分析仪显示出来。当发现故障时，可以采用不同的显示方式显示出故障前后的信息情况，为迅速排除故障、提高工作效率提供便利。Electronic Measurement and Instruments)7.3.6 逻辑分析仪的应用除了故障检测外，还可监视微处理器的一些特定事件，例如：（1）监视微处理器的加电功能各种微处理器系统加电后，复位电路将特定的地址送到地址总线上，如FFFEH和FFFFH，将两个地址单元的内容送入程序计数器PC，总控程序即从此开始。为了监视微处理器的加电功能，应设置地址总线上的信息
50、FFFEH为触发字，由该触发字开始采集并显示地址信息，如果地址信息正确，说明微处理器加电功能正常。Electronic Measurement and Instruments)7.3.6 逻辑分析仪的应用（2）监视中断功能中断事件在微处理器系统中是随机的偶发事件，微处理器唯一能知道的地址是中断矢量地址。在监视中断功能时，将某一中断源的中断矢量地址作为触发字，选用中心触发方式以便存储和显示中断前后堆栈的内容及中断服务程序的执行情况。（3）监视数据传送微处理器可以通过异步通信接口与其他数字系统进行数据传送。为了监视数据传送功能，可将存储器缓冲区的首地址作为触发字进行跟踪触发，通过检测发出或接收的数
