使用逻辑分析仪调试时序问题

步骤III：了解故障细节

接下来使用高分辨率时序图详细检查故障。了解事件点与其他事件点之间的关系。泰克TLA系列逻辑分析仪的MagniVu功能能在最大16Kb的存储深度下为每个通道提供高达50GHz的数字采样率,并可与普通采样率深记录长度的时序分析功能同时运行。这样，一个逻辑分析仪无须更换探头，同时实现了深度时序逻辑分析仪和高分辨率时序逻辑分析仪两个功能。在本例中，似乎有两个不同的问题导致了毛刺的发生。首先，重点观察Control(3)信号线，并打开Control(3)信号的MagniVu波形。图4表明，由于MagniVu波形具有较高的分辨率，因此可揭示毛刺只出现在一个数字脉冲的末端而非前端或中间。这是找出故障原因的一个很重要的线索。进行到步骤IV时，将发现可能的原因。

图4 毛刺Control(3)的MagniVu波形显示

现在重点检查其余两个标有毛刺的信号线：Control(0)和Address(0)。在图5上，借助MagniVu 20ps的高分辨率成功捕获这两个信号线上的毛刺。请注意，在这两个信号线上毛刺和脉冲是同时发生的。这通常表明两个信号之间发生了串扰，但是，需要从另一个角度仔细观察以进行确认。进行到步骤IV时，可以发现更多信息。

图5 Control(0)和Address(0)信号线，其中MagniVu显示了由于串扰造成的毛刺

步骤IV：观察模拟波形

为了了解毛刺的真实形状，需要同时使用示波器和逻辑分析仪以观察信号的数字和模拟特性。TLA系列逻辑分析仪对此做了优化，提供可选的模拟信号复用器，实现了从逻辑分析仪探头获取的信号同时驱动逻辑分析仪和示波器。这样就不需要使用示波器的探头，从而减少了探头负载对信号的影响。

一旦示波器和逻辑分析仪连在一起同时采集信号，对两台仪器进行同步是最为关键的。泰克的逻辑分析仪利用iView功能，帮助逻辑分析仪在准确的时间触发示波器以捕获毛刺，还可以在显示屏上同时显示时间相关的模拟波形和数字波形。图6上展示了信号线Control(3)上毛刺的模拟信号。

图6 iView示波器显示，显示Control(3)信号的模拟形式

很明显，脉冲的上升沿和下降沿都出现了失真情况。上升沿的下垂程度不足以触发一个逻辑跳变，因此未显示为毛刺。然而，下降边沿的回弹高度足以超过逻辑阀值，有时会引起逻辑跳变。尽管总线时钟的频率不是很高，但电路使用的LVPECL逻辑系列仍可引入快速边沿。脉冲边沿的反弹表明电路板终端存在问题，该问题由于逻辑电路对于快速边沿的灵敏度较高而被放大。

对前面的Control(0)和Address(0)中的串扰假设进行测试，图7表明，对于其中一个信号的每个前沿，在另一个信号上都有一个相应的正电压脉冲。这表明Control(0)和Address(0)之间确实发生了串扰。在相应结构接口中，相邻的运行信号或引脚处很容易发生串扰。与低频信号相比，高频信号和时钟边沿更易受串扰影响。这意味着在较高的频率下，过去适用于较低频率的设计方案也可能导致故障。这两个示例中的总线带宽较窄，逻辑分析仪可对上百个信号的总线使用逻辑分析仪毛刺触发功能，检查每个信号线以寻找毛刺。如果它标记了毛刺，你可以利用前面讨论的这些功能来确定毛刺的来源。

图7 使用iView测量功能显示的Control(0)与Address(0)之间的串扰

小结

时序问题对于许多嵌入式设计来说是相当常见的，故障排除可能是一个耗时的任务。使用正确的逻辑分析仪将简化和加快这一进程。对比指标时，许多逻辑分析仪似乎有相同的性能，但为了确保逻辑分析仪能够正确地采集信号，快速地找到问题，你不能只看指标，还需要考虑到逻辑分析仪的结构和功能。