逻辑分析仪实验报告

实验报告

课程名称：电信测试仪器原理及应用

实验项目：逻辑分析仪

实验室：移动通信实验室

姓名：李* 李** 李** 梁* 刘*

学号：07 08 09 10 11

专业班级：电信**-* 实验时间：2015.5.16

逻辑分析仪

一实验目的

1．熟练LAB6000系列逻辑分析仪功能和操作。

2．学习测试USB信号电路方法。

3．学习测试74HC164 8位串入、并出移位寄存器方法。

4．学习测试74HC138 3-8译码器电路方法。

5．学习测试74HC574 D触发器电路方法。

6．学习测试74HC02或非门电路方法。

7．学习测试74LS244 缓冲器电路方法。

二实验仪器

1．LAB6000系列逻辑分析仪一台

2．USB口连接模块一块

3．74HC164 8位串入、并出移位寄存器一块

4．74HC138 3-8译码器测试电路一块

5．74HC574 D触发器测试电路一块

6．74HC02或非门测试电路一块

7．74LS244 缓冲器测试电路一块

8．计算机（PC机）一台

三基本原理

3.1 逻辑分析仪原理及分类

1．逻辑分析仪简介

逻辑分析仪是分析数字系统逻辑关系的仪器，逻辑分析仪是属于数据域测试仪器中的一种总线分析仪，即以总线（多线）概念为基础，同时对多条数据线上的数据流进行观察和测试的仪器，这种仪器对复杂的数字系统的测试和分析十分有效。逻辑分析仪是利用时钟从测试设备上采集和显示数字信号的仪器，最主要作用在于时序判定。由于逻辑分析仪不像示波器那样有许多电压等级，通常只显示两个电压（逻辑1和0），因此设定了参考电压后，逻辑分析仪将被测信号通过比较器进行判定，高于参考电压者为High,低于参考电压者为Low，在High与Low之间形成数字波形。

2．逻辑分析仪的组成及原理

逻辑分析仪的工作过程就是数据采集、存储、触发、显示的过程，由于它采用数字存储技术，可将数据采集工作和显示工作分开进行，也可同时进行，必要时，对存储的数据可以反复进行显示，以利于对问题的分析和研究。

图3-1逻辑分析仪原理框图

将被测系统接入逻辑分析仪，使用逻辑分析仪的探头（逻辑分析仪的探头是将若干个探极集中起来，其触针细小，以便于探测高密度集成电路）监测被测系统的数据流，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，反之输出低电平时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储在存储器中。采样信息以“先进先出”的原则组织在存储器中，得到显示命令后，按照先后顺序逐一读出信息，按设定的显示方式进行被测量的显示。

3．逻辑分析仪的分类

逻辑分析仪分为两大类：逻辑状态分析仪（Logic State Analyzer,简称LSA）和逻辑定时分析仪（Logic Timing Analyzer）。这两类分析仪的基本结构是相似的，主要区别表现在显示方式和定时方式上。

逻辑状态分析仪用字符0、1或助记符显示被检测的逻辑状态，显示直观，可以从大量数码中迅速发现错码，便于进行功能分析。逻辑状态分析仪用来对系统进行实时状态分析，检查在系统时钟作用下总线上的信息状态。它的内部没有时钟发生器，用被测系统时钟来控制记录，与被测系统同步工作，主要用来分析数字系统的软件，是跟踪、调试程序、分析软件故障的有力工具。

逻辑定时分析仪用来考察两个系统时钟之间的数字信号的传输情况和时间关系，它的内部装有时钟发生器。在内时钟控制下记录数据，与被测系统异步工作，主要用于数字设备硬件的分析、调试和维修。

4．逻辑分析仪的显示方式

逻辑分析仪将被测数据信号用数字形式写入存储器后，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的显示在屏幕上。通常有以下几种显示方式。

(1) 定时显示

定时显示是以逻辑电平表示的波形图的形式将存储器中的内容显示在屏幕上，显示的是一串经过整形后类似方波的波形，高电平代表“1”，低电平代表“0”。由于显示的波形不是实际波形，所以也称“伪波形”。

(2) 状态表显示

状态表显示是以各种数值如二进制、八进制、十进制、十六进制的形式将存储器中内容显示在屏幕上。

(3) 图解显示

图解显示是将屏幕的X方向作为时间轴，将Y方向作为数据轴进行显示的一种方式。将欲显示的数字量通过D/A变换器转变成模拟量，将此模拟量按照存储器中取出的数字量的先后顺序显示在屏幕上形成一个图像的点阵。

3.2 LAB6000系列逻辑分析仪

1．LAB6000系列逻辑分析仪简介

LAB6000系列逻辑分析仪是一款紧凑、快速调试数字电路设计强有力的便携式逻辑分析仪；高速的USB2.0接口、高端的FPGA、强大的ARM处理器等组成的嵌入式系统全方位智能控制；高速、高效、高性能，帮你轻松搞定问题。

图3-2 LAB6000系列逻辑分析仪

LAB6000系列逻辑分析仪实现了业界领先的高带宽、大容量的高速采集技术，采样率从200M到500M不等，32通道每通道容量最高达16M；功能灵活

强大，集逻辑分析仪、总线分析仪、协议分析仪、频率计、逻辑笔等多种测量开发仪器之大成于一身，适用于各种数字电路的开发、测量、分析和调试工作，还为方便某些特殊的用户提供定制插件服务，是电子研发、电子测量工程师、高校师生的科研开发和教学的得力助手。

2．LAB6000系列的功能特点

采样率高达500MHz，且允许灵活设置，满足最广泛的数字信号调试需求（采样率越高就能越准确的分析信号时序）。

大存储深度，于存储容量高达512Mbits，且支持数据压缩存储（Timing、State、Timing-State），意义在于可根据被测信号的不同灵活设置，进而记录更长时间波形。

丰富的逻辑通道，集成32个逻辑通道，同时使用时，仍可达到500MHz实时采样（市场上的部分产品采用分时采样，导致多通道同时使用时采样率下降，难以精确分析多路高速信号）。

强大的触发功能，支持立即触发、边沿触发、电平触发、数据触发、组合触发、延时触发、数据次数触发、协议触发、高级触发和可视触发，精确捕获感兴趣每种逻辑信号。

触发电压精确可调，门限电压可精确调节，调节灵敏度为0.01V(支持人工设置和自动调节)，可满足各种电平幅值数字信号的精密分析需求(高于门限电压就被识别成高电平，否则就被判定为低电平)。

强大的协议分析、解码功能，强大的总线分析功能，轻松调试USB、CAN、SPI、CF卡等40余种总线，且协议数据可导出为CSV文件，方便第三方软件分析或存档。

多种参数测量统计功能，通过添加标签（带自动吸附功能），可轻松测量和统计任意两点之间的时间，频率，脉冲数量，占空比，脉宽等参数，支持波形任意缩放和脉宽信息自动提示功能。

波形搜索功能，强大的数据搜索功能，帮您快速定位出感兴趣数据的位置所在。

四实验过程及结果

4.1 USB口连接模块

1．USB简介

自1998年由Compaq、Intel、Microsoft、NEC等公司制定USB总线以来，已经经历了USB1.1、USB2.0、USB OTG等几代，发展到现在最新的USB3.0。USB总线以其方便、快速、稳定、即插即用等优点，迅速受到人们的欢迎和喜爱。一直以来测量USB信号都需要专用的分析仪（如：USBAnalyst-I分析仪等），现在广州致远电子有限公司在LAB6000系列高性能逻辑分析仪上增加了USB分析插件，可以直接使用LAB6000系列高性能逻辑分析仪来进行USB协议FS和LS的数据分析。