Логический анализатор — это электронный прибор, который захватывает и отображает множество логических сигналов из цифровой системы или цифровой схемы . Логический анализатор может преобразовывать захваченные данные в временные диаграммы , декодирование протоколов, трассировки конечного автомата , коды операций или может коррелировать коды операций с программным обеспечением исходного уровня. Логические анализаторы обладают расширенными возможностями запуска и полезны, когда пользователю необходимо увидеть временные зависимости между многими сигналами в цифровой системе. [1]
В настоящее время на рынке доступны три отдельные категории логических анализаторов:
.jpg/1280px-8-Channel_(cropped).jpg)
Логический анализатор может запускаться по сложной последовательности цифровых событий, а затем захватывать большой объем цифровых данных из тестируемой системы (SUT).
Когда логические анализаторы впервые вошли в употребление, к цифровой системе было принято присоединять несколько сотен «клипов». Позже в употребление вошли специализированные разъемы. Эволюция пробников логического анализатора привела к созданию единой платформы, которую поддерживают несколько производителей, что обеспечивает дополнительную свободу конечным пользователям. Представленная в апреле 2002 года технология без разъемов (обозначаемая несколькими торговыми названиями, зависящими от производителя: Compression Probing; Soft Touch; D-Max) стала популярной. Эти пробники обеспечивают прочное, надежное механическое и электрическое соединение между пробником и печатной платой с нагрузкой менее 0,5–0,7 пФ на сигнал.
После подключения датчиков пользователь программирует анализатор, присваивая имена каждому сигналу, и может группировать несколько сигналов вместе для облегчения манипуляций. Затем выбирается режим захвата: либо режим «синхронизации», в котором входные сигналы отбираются через регулярные интервалы на основе внутреннего или внешнего источника синхронизации, либо режим «состояния», где один или несколько сигналов определяются как «тактовые сигналы». ", и данные берутся по нарастающему или спадающему фронту этих тактовых импульсов, при необходимости используя другие сигналы для квалификации этих тактовых импульсов.
После выбора режима необходимо установить условие запуска . Условия запуска могут варьироваться от простых (например, запуск по нарастающему или спадающему фронту одного сигнала) до очень сложных (например, настройка анализатора на декодирование более высоких уровней стека TCP/IP и запуск по определенному HTTP-пакету). ).
На этом этапе пользователь переводит анализатор в режим «запуска», запуская его либо один раз, либо повторно.
После захвата данных их можно отобразить несколькими способами: от простого (отображение сигналов или списков состояний) до сложного (отображение декодированного трафика протокола Ethernet). Некоторые анализаторы также могут работать в режиме «сравнения», где они сравнивают каждый захваченный набор данных с ранее записанным набором данных и останавливают сбор или визуально уведомляют оператора, когда этот набор данных совпадает или нет. Это полезно для долгосрочного эмпирического тестирования. Последние анализаторы можно даже настроить на отправку копии тестовых данных инженеру по электронной почте при успешном срабатывании триггера.
Многие цифровые конструкции, в том числе микросхемы , моделируются для обнаружения дефектов еще до сборки устройства. Моделирование обычно обеспечивает отображение логического анализа. Часто сложная дискретная логика проверяется путем моделирования входных данных и тестирования выходных данных с помощью граничного сканирования . Логические анализаторы могут обнаруживать аппаратные дефекты, которые не обнаруживаются при моделировании. Эти проблемы, как правило, слишком сложно смоделировать при моделировании, или они требуют слишком много времени для моделирования и часто пересекают несколько тактовых доменов.
Программируемые пользователем вентильные матрицы стали общепринятой точкой измерения для логических анализаторов, а также используются для отладки логических схем.
Логические анализаторы также очень полезны для анализа последовательных протоколов, таких как I2C , SPI или UART , поскольку они позволяют захватывать длинные логические последовательности, показывающие один или несколько кадров связи. Обычно программное обеспечение Logic Analyzer также интерпретирует уровень протокола, что делает отладку встроенного ПО менее утомительной задачей.
С появлением цифровых вычислений и интегральных схем в 1960-х годах [5] начали возникать новые и сложные проблемы, проблемы, с которыми осциллографы не могли справиться. Впервые в истории вычислений стало необходимо одновременно просматривать большое количество сигналов. Ранние решения пытались объединить аппаратное обеспечение нескольких осциллографов в один пакет, но беспорядок на экране, отсутствие четкой интерпретации данных, а также ограничения пробников делали это решение лишь ограниченно применимым.
Логический анализатор HP 5000A, представленный в октябрьском номере журнала Hewlett-Packard Journal за 1973 год , был, вероятно, первым коммерчески доступным инструментом, получившим название «логический анализатор». Однако HP 5000A был ограничен двумя каналами и представлял информацию посредством двух рядов по 32 светодиода . Первым по-настоящему параллельным прибором был двенадцатиканальный HP 1601L. Он представлял собой плагин для базовых блоков осциллографов серии HP 180 и использовал экран осциллографа для представления 16 строк 12-битных слов в виде единиц и нулей. Он был представлен в журнале Hewlett-Packard Journal в январе 1974 года . [6]
Осциллографы смешанных сигналов сочетают в себе функциональность цифрового запоминающего осциллографа с логическим анализатором. К их преимуществам относятся возможность одновременного просмотра аналоговых и цифровых сигналов во времени, а также возможность запуска по цифровым или аналоговым сигналам и захвата по другому. Некоторые ограничения осциллографов смешанных сигналов заключаются в том, что они не собирают данные в режиме состояния, имеют ограниченное количество каналов и не обеспечивают аналитическую глубину и понимание логического анализатора.
