利用普通数字存储示波器排除嵌入式系统数字类故障 (2)

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  一种*通用的触发特性

  脉宽触发*近已从**实验室仪器移植到普通DSO中,这种设置可在输入信号脉宽处于下列情况时使示波器触发:

  小于指定时间大于指定时间

  等于指定时间(在标称误差范围内)

  不等于指定时间(在标称误差范围内)

  “小于”脉宽触发是在总线或器件输出端发现可疑瞬时脉冲的*快方法之一。当串扰或时序引起的短暂瞬时脉冲选通器件的输出使能或片选输入端时,将带来间歇性问题,使器件在错误的时刻把数据送到总线上,从而导致不可预见的结果。“小于”触发检测的脉冲比用户指定的宽度要短,使示波器能捕捉到探针输入端出现的所有信号。这种方法得到的不仅是瞬时现象本身,而且还有输出使能及数据总线所产生的结果。

  “大于”触发有助于发现一些“被卡住”(stuck)的数据或经过处理后没有回到缺省状态的其它信号,当脉冲下降沿未发生在指定时间时使示波器触发。例如一个数据总线输出信号转换到“1”以响应输出使能动作,之后并没有再转变为新状态,这可能是由于输出使能信号本身不准确、被驱动器件三态转换时间太长或者数据总线下一数值没有出现等多种原因造成,“大于”触发就能发现这种错误,重现所有示波器连接通道上会产生影响的信号,再通过一些检查,就可以发现到底是什么原因造成的问题。这里的时间范围和其它脉宽触发设置一样,从几十纳秒到几秒,可提供充足的时间以确保测量的真正是被“卡住”的信号而不延迟信号。

  “等于”触发在触发信号(如输出使能)受到瞬态信号或噪声干扰而引起示波器伪触发时,提供一种替代电压门限触发的方法。用基本嵌入式微处理器可以说明这种情况。大多数这类器件包括一个外部总线,使处理器能对内置存储器或外围接口进行扩展,通常该总线允许由外围电路控制与处理器之间数据传送的时序。处理器先给出一个地址,然后发送地址选通,被选到的外围电路*后发出“收到”信号确认收到了处理器的指令。该过程需要的时钟延迟是已知的(一般可由用户指定),具体电路各有不同。

  知道这个延迟时间是区别各外围电路及检查测试点响应活动的关键。方法很简单,把地址选通作为触发并将脉宽触发时间设置为与具体外设时钟延迟数相等,地址选通上升沿启动***开始,触发电路等待一个预设时间,然后示波器将触发并探测测试点上的信号情况。根据定义,这就是外设在总线上活动的时间,因此“等于”脉宽触发使示波器在一定程度上可承担逻辑分析仪的工作。

  用内置计数器进行频率测量

  自动频率测量几乎从一开始就是DSO的功能之一,一般来讲检查被采集波形的**个周期就可以得到。这是测量一次性事件很有用的工具,但它不能得出连续的高精度波形平均频率值。

  频率测量的另一个方法就是常见的频率计数器所使用的,这类频率计一般都找得到且通常比较便宜。利用触发信号作为平均频率读数的源信号也能在DSO中实现该方法,这是当前低档DSO的一个新特性。频率计数器采用多种不同方式来测量,*常用且*简单的方法是固定式频率计数器,它在一固定时间内计算输入周期的数量(显示计数);或者是固定式周期计数器,计算一个周期所用的时间数(显示计数的倒数)。两种方法在计数量大时精度很好,在计数量低时精度较差。一个类似的方法是把测量间隔分成两半,前一半计算时间和激励数,一旦达到一半的点数,则当输入发生转换(与测量开始时转换的极性相同)即终止测量。这种方法在极端情况下无法达到*高精度,但一般精度都在*高精度的1/2,为有效触发事件提供稳定易读的频率显示(**到6位数)。由于任何一个事件(在合理幅度范围内)实质上都可作为触发事件,所以这里的“读数”实际上就是一个通用频率计数器。

  对嵌入式系统进行故障检测时,经常还必须要检查各种局部时钟信号的频率,包括主晶振。此时示波器触发计数器即可提供一个快速内部解决方案,其测量比在波形基础上的自动频率测量更加准确,而且无需为频率计数单独设一个仪器。

  计数器还有助于寻找串扰和噪声源。例如计数器发现总线上一个噪声信号频率是100kHz,那么可能是开关电源部分的串扰或接地有问题;同样,如果噪声信号频率是主时钟的1/2,问题就可能出在旁边总线发出的串扰。因为实际上信号源可以是任何触发信号,所以计数器可测量任何条件触发事件的频率,并不仅仅是每个周期出现一次的电压触发,如将计数器与脉宽触发结合,还可以确定发生在连续脉冲内特定脉宽的频率。

  彩色波形显示器

  彩色液晶显示器以前仅在**实验仪器中才会有,但现在也可见于一些普通的DSO.彩色给显示器多增加了一层信息,使这种仪器在作检测时比以前更加容易。

  波形只不过是屏幕上的一条线,以颜色表示能带来什么样的好处呢?主要是在观察多条波形线时彩色能看得更清楚,每条线都采用不同的颜色。这种彩色编码方法还沿用到示波器前面板上,例如黄色旋钮控制黄色波,通过黄色探针连接进来,它还可以一路延长到探头,甚至到被测电路上,用不同的颜色标出测试点。另外,在叠加两个波形比较区别时彩色也很有用,一些颜色在调光照明条件下还会更加清晰。

  彩色示波器可以提高生产率,简单地讲就是应用简单,能减少很多细小的人为错误,而这种小错误常常要花几个小时才能解决。