Логические анализаторы

Логические анализаторы — кон­трольно-измерительные приборы, предназначенные для сбора данных о поведении дискретных систем, для об­работки этих данных и представления их человеку на различных уровнях аб­стракции. Они работают независимо и незаметно для испытуемых дискретных систем и применяются для их отладки и диагностирования МПС на всех этапах жизненного цикла.

В соответствии с сегодняшними тре­бованиями можно разделить ЛА на не­сколько типов. Фирма Tektronix выде­ляет два основных типа: анализаторы микропроцессорных систем на про­граммном уровне описания (embedded microprocessor software debug applica­tions), называемые также анализатора­ми состояний (state analyzer) и анализа­торы цифровых систем на логическом и временном уровне (hardware debug applications), называемые анализатора­ми временных соотношений (timing analyzer).

Первый тип ЛА характеризуется от­сутствием явной причинно-следствен­ной связи между событием и вызван­ным им следствием. Причем событие и следствие намного разнесены по вре­мени. Очень часто следствие, вызван­ное неисправностью, появляется мно­го позже, чем неисправность. Поэтому основные требования для таких анали­заторов — наличие разнообразных сложных механизмов запуска, позво­ляющих отследить причину и следст­вие, и большие объемы памяти, необ­ходимые для этого. Основной задачей ЛА данного типа является фиксация логических состояний на шинах про­цессора с частотой, соответствующей частоте работы процессора. Целесооб­разнее использовать внешнюю синхро­низацию процессора и синхронный ре­жим, вследствие чего частота синхро­низации будет, как правило, меньше, чем у второго типа ЛА.

Для отладки микропроцессорных систем требуется не только зафиксиро­вать логические состояния, передавае­мые по одной магистрали, но и иденти­фицировать информацию, то есть оп­ределить, к какому типу она относится (данные, команды или управление). Для этого используют многофазную синхронизацию. Этот режим работы анализатора может быть реализован следующим образом. Входные каналы анализатора разбиваются на две или три группы. По одной группе каналов записывается адрес, по другой — дан­ные, по третьей — команды и коды уп­равления. Каждая группа каналов за­писывается по своему тактовому сигналу и в свои разряды буферного реги­стра. После прихода всех тактовых им­пульсов данные из буферного регистра подаются одновременно и в память, и на логический компаратор. Информа­ция из памяти расшифровывается, ко­ды команд переводятся в мнемоничес­кий код, соответствующий данному типу процессора, а данные и коды уп­равления остаются без изменений. Эта операция называется дисассемблиро­вание, после чего производятся визуа­лизация и сохранение информации.

Второй тип ЛА характеризуется тес­ной причинно-следственной связью и хронологической зависимостью между событием и следствием. Поэтому часто требуется срабатывание ЛА именно по причине, а не по следствию. Для дан­ного типа характерен небольшой объем памяти, но анализ временных соотно­шений требует более высокой частоты опроса. В таких устройствах чаще всего используется асинхронный режим, позволяющий отследить временные сдвиги сигналов. Способы запуска та­ких анализаторов не отличаются боль­шим разнообразием и часто ограничи­ваются запуском по какому-либо собы­тию.

Основные типы ЛА на примере анализаторов фирмы HP:

1. Настольный логический анализа­тор (benchtop logic analyser). Предназ­начен для решения комплексных задач программно-аппаратной отладки микропроцессорных систем. Соче­тает в себе все необходимые возможности для решения конкретной задачи. Прибор может включать различные опции, например, аналоговый вход, большой объем памяти, осциллограф, генератор логических состояний.

2. Модульная система логического анализа (modular logic analysis system). Предоставляются наборы измеритель­ных средств для различных задач тестирования цифровых систем, напри­мер, модули анализа временных соот­ношений и анализа состояний (state and timing analysis modules), модули ци­фрового осциллографа (digitizing oscil­loscope modules), генератор логических состояний (pattern generator module), программные анализаторы реального времени (real-time software analyzers). Модульная система представляет со­бой более мощное средство логическо­го анализа, чем настольный логичес­кий анализатор. Она включает основ­ной блок (mainframe) и набор моду­лей. При помощи добавления раз­личных модулей можно как нара­щивать число каналов системы, так и расширять ее функциональные воз­можности.

3. Анализатор прототипов (prototype analyser). Используется для обработ­ки и визуализации сигналов, со­бранных при помощи модуль­ной системы логического ана­лиза. Пользователю предо­ставляется удобный оконный интерфейс, позволяющий в различных окнах разместить такие представления сигналов, как временные диа­граммы, листинг кода, гистограммы и т.д. С помощью маркеров обеспечива­ется привязка сигналов во времени для всех окон.