電子產品開發過程中最常用的是示波器,但是隨著微處理器如ARM、X86、MIPS等架構、GPU、深度學習處理器等芯片的發展,以及智能硬件如雨后春筍般的成長,硬件出現的各種邏輯類bug是經常遇到的,當SOC(片上系統)的各種接口如SPI、USB、I2C、UART等出現問題的時候示波器還能勉強應付,當測量一些總線信號如AXI、PCIe或者需要同時測量芯片或者板卡上很多引腳信號的時候,示波器望著那么多的引腳只能道一聲:“臣妾做不到”。這時候就需要一種專業的設備,那就是邏輯分析儀,它是利用時鐘從測試設備上采集和顯示數字信號的儀器,最主要作用在于時序判定,電子工程師需要分析數字系統的邏輯關系。邏輯分析儀不但解決了示波器輸入通道不足的問題,還提供了更加強大的觸發功能和分析功能,對于數字電路開發系統來說,邏輯分析儀是一種很棒的工具。
邏輯分析儀大致可以分為獨立式和卡式兩種。獨立式邏輯分析儀是將所有的測試軟件、運算管理元件以及整合在一臺儀器之中;卡式虛擬邏輯分析儀則需要搭配電腦一起使用,顯示屏也與主機分開。ZeroPlus公司推出的LAP-F1是一種卡式邏輯分析儀,采用Xilinx Kintex-7 160T FPGA,這款產品具有64個通道,對于時序分析的最高采樣率能夠達到1G samples/秒,對于狀態分析的頻率能夠達到200MHz。能夠完成從信號的捕獲和采集信息存儲到它的DDR3-1600MHz的內存里面,到觸發、按照協議解碼等一系列的功能,并通過圖形化的方式展示給開發人員,開發人員可以根據信號按照協議分析是否出錯。憑借Xilinx強大的Kintex-7系列產品,這款邏輯分析儀具有較低的功耗和更高的數字信號處理能力,能夠支持現在主流的PCIe Gen3和10Gigabit 以太網的數字信號的測量和分析,以及平板顯示器和視頻IP模塊等的邏輯信號的測量和分析。Xilinx FPGA不僅可以為全定制芯片的驗證立下悍馬功耗,而且在芯片數字系統的Debug過程當中也能發揮這么強勁的功能,可謂是文能治國平天下,武能鎮四海威遠揚。
總結邏輯分析儀的優點在于同時檢測多路輸入、完善的觸發功能、強大的分析功能。主要表現在觀察測量波形中是否存在毛刺、干擾、頻率是否正確,對被測量信號進行時序分析,排除操作沖突、時序協調等,對總線信號或高級協議進行分析,加快開發進度,以及用觸發功能來進行錯誤捕獲,排除隱藏在系統里面的錯誤,增加產品的可靠性等方面。這么多的功能需要一個強大的大腦來進行數據的分析和處理,Xilinx FPGA系列產品會針對目前主流的總線和各種高性能外設接口的需求開發出更出色的產品,為更多的硬件產品開發過程提供更加全方位、多層次、寬領域的服務。
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原文標題:調試硬件BUG的神器——新型邏輯分析儀
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