数据域测试技术

1、 介绍数据域测试的特点和数字系介绍数据域测试的特点和数字系统的故障描述；说明数据域测试的基统的故障描述；说明数据域测试的基本方法；对常用的数据域测试仪器逻本方法；对常用的数据域测试仪器逻辑笔、逻辑分析仪的电路构成和工作辑笔、逻辑分析仪的电路构成和工作原理进行分析，并介绍数据域测试仪原理进行分析，并介绍数据域测试仪器的使用和测试方法。器的使用和测试方法。 重点：重点：逻辑笔、逻辑分析仪的工作原理，使逻辑笔、逻辑分析仪的工作原理，使用数据域测试仪器进行测试的方法。用数据域测试仪器进行测试的方法。难点：难点：逻辑分析仪的触发和显示方式。逻辑分析仪的触发和显示方式。 数据域测试技术中被测系统的信数据域

2、测试技术中被测系统的信息载体主要是二进制数据流。息载体主要是二进制数据流。 数据域测试技术主要解决数字设数据域测试技术主要解决数字设备、计算机及备、计算机及LSI、VLSI电路在研制、电路在研制、生产和检修中的测试问题。生产和检修中的测试问题。 1数据域测试特点数据域测试特点u被测信号持续时间短。被测信号持续时间短。u被测信号故障定位难。被测信号故障定位难。u被测信号的非周期性。被测信号的非周期性。u信息传递方式多样化。信息传递方式多样化。u外部测试点少。外部测试点少。 数据域测试的目标，一是确定系数据域测试的目标，一是确定系统中是否存在故障，称为合格统中是否存在故障，称为合格/失效测失效测试

3、，或称故障检测；二是确定故障的试，或称故障检测；二是确定故障的位置，称为故障定位。位置，称为故障定位。 对数字系统进行测试的基本方法是：对数字系统进行测试的基本方法是：从输入端加激励信号，观察由此产生的输从输入端加激励信号，观察由此产生的输出响应，并与预期的正确结果进行比较，出响应，并与预期的正确结果进行比较，一致则表示系统正常一致则表示系统正常；不一致表示系统有不一致表示系统有故障故障。一般有。一般有穷举测试法穷举测试法功能测试法功能测试法结构测试法结构测试法随机测试法随机测试法 一般分三个阶段进行：一般分三个阶段进行：1. 测试生成测试生成2. 测试评价测试评价3. 测试实施测试实施 计计

4、算算机机时钟发生器时钟发生器图形发生器图形发生器被测电路被测电路实效存储器实效存储器逻辑比较器逻辑比较器驱动器驱动器波形合成器波形合成器 电平比较器电平比较器测试系统总线测试系统总线测试程测试程序输入序输入测试结测试结果输出果输出参考电压参考电压 数据域测试的主要设备有：逻辑数据域测试的主要设备有：逻辑笔和逻辑夹、逻辑分析仪、特征分析笔和逻辑夹、逻辑分析仪、特征分析仪、激励仪器、微机及数字系统故障仪、激励仪器、微机及数字系统故障诊断仪、在线仿真仪、数据图形产生诊断仪、在线仿真仪、数据图形产生器、微型计算机开发系统、印制电路器、微型计算机开发系统、印制电路板测试系统等。板测试系统等。1失效和故障

5、的定义失效和故障的定义 当系统提供的服务违背了技术规当系统提供的服务违背了技术规范，或者偏离了其预定功能时，表示范，或者偏离了其预定功能时，表示系统已失效。系统已失效。 失效的根源是故障，但故障并不失效的根源是故障，但故障并不等于失效。等于失效。 一类是由设计原因引起一类是由设计原因引起，它包括设计，它包括设计规范有错误或含糊不清、设计人员进行了规范有错误或含糊不清、设计人员进行了违背规范的设计等，这类故障主要依靠设违背规范的设计等，这类故障主要依靠设计人员通过逻辑正确性验证来消除。计人员通过逻辑正确性验证来消除。 另一类故障是由物理原因引起的另一类故障是由物理原因引起的，称，称为物理故障。例

6、如在制造期间焊点开路、为物理故障。例如在制造期间焊点开路、接线开路和短路、管脚短路和断裂等；在接线开路和短路、管脚短路和断裂等；在存储期间由于温度、湿度和老化等因数引存储期间由于温度、湿度和老化等因数引起的故障。起的故障。 故障性质故障性质 故障的值故障的值 故障的范围故障的范围 故障的持续时间故障的持续时间 固定故障模型固定故障模型 晶体管故障模型晶体管故障模型 门级故障模型门级故障模型 功能块级故障模型功能块级故障模型 存储故障模型存储故障模型 可编程逻辑阵列故障模型可编程逻辑阵列故障模型 微处理器故障模型微处理器故障模型 临时故障模型临时故障模型 对于一般的逻辑电路，如分立元对于一般的逻

7、辑电路，如分立元件、中小规模集成电路及数字系统的件、中小规模集成电路及数字系统的部件，可以利用示波器、逻辑笔、逻部件，可以利用示波器、逻辑笔、逻辑比较器和逻辑脉冲发生器等简单而辑比较器和逻辑脉冲发生器等简单而廉价的数据域测试仪器进行测试。廉价的数据域测试仪器进行测试。 1逻辑笔的基本组成图逻辑笔的基本组成图 输输入入保保护护电电路路高电平高电平比较器比较器低电平低电平比较器比较器低电平低电平脉冲扩展脉冲扩展高电平高电平脉冲扩展脉冲扩展被测信被测信号输入号输入指指示示驱驱动动电电 路路 高电平指示灯高电平指示灯低电平指示灯低电平指示灯+5V (1) 逻辑笔可用于判断某一端点的逻辑状态。逻辑笔可用

8、于判断某一端点的逻辑状态。（2）逻辑笔的选通脉冲）逻辑笔的选通脉冲 只有选通脉冲到来后，逻辑笔才工作，此只有选通脉冲到来后，逻辑笔才工作，此时红灯有指示。时红灯有指示。10.3 逻辑分析仪逻辑分析仪10.3.1 概述概述 逻辑分析仪对于数据有很强的选逻辑分析仪对于数据有很强的选择能力和跟踪能力，能满足数字域测择能力和跟踪能力，能满足数字域测试的各种要求，是数字系统进行逻辑试的各种要求，是数字系统进行逻辑分析的重要工具。分析的重要工具。1逻辑分析仪的主要特点逻辑分析仪的主要特点 以荧光屏显示的方式表示出数字系统的运行情况，便于观察。以荧光屏显示的方式表示出数字系统的运行情况，便于观察。 有足够多

9、的输入通道，可同时检查有足够多的输入通道，可同时检查32、64路甚至更多路信路甚至更多路信号。号。 具有多种灵活的触发方式，确保对被观察数据流的准确定位。具有多种灵活的触发方式，确保对被观察数据流的准确定位。 具有记忆功能，可以观测单次及非周期性数据信息，并可诊具有记忆功能，可以观测单次及非周期性数据信息，并可诊断随机故障。断随机故障。 具有限定功能，可对数据进行挑选，删除无关数据。具有限定功能，可对数据进行挑选，删除无关数据。 具有多种显示方式。如可用字符、助记符、汇编语言显示程具有多种显示方式。如可用字符、助记符、汇编语言显示程序；用二进制、八进制、十进制、序；用二进制、八进制、十进制、A

10、SC码等显示数据；用码等显示数据；用定时图显示信息之间的时序。定时图显示信息之间的时序。 具有可靠的毛刺检测能力。具有可靠的毛刺检测能力。2逻辑分析仪的分类逻辑分析仪的分类 逻辑分析仪按其工作特点，可分为两大类。逻辑分析仪按其工作特点，可分为两大类。Q逻辑状态分析仪逻辑状态分析仪主要用于检测数字系统的工作程主要用于检测数字系统的工作程序。并用字符序。并用字符“0”和和“1”、助记符或映射图等来、助记符或映射图等来显示被测信号的逻辑状态，其状态数据的采集与显示被测信号的逻辑状态，其状态数据的采集与被测系统同步工作，被测系统同步工作，逻辑状态分析仪主要用于系逻辑状态分析仪主要用于系统的软件测试统的

11、软件测试。Q逻辑定时分析仪逻辑定时分析仪用定时图方式显示状态信息，可用定时图方式显示状态信息，可显示各通道的逻辑波形，特别是各通道之间波形显示各通道的逻辑波形，特别是各通道之间波形的时序关系。逻辑定时分析仪与被测系统异步工的时序关系。逻辑定时分析仪与被测系统异步工作，作，主要用于数字系统的硬件测试主要用于数字系统的硬件测试。3逻辑分析仪与传统示波器的比较逻辑分析仪与传统示波器的比较 逻辑分析仪的基本结构方框如下图所示逻辑分析仪的基本结构方框如下图所示 输输入入变变换换电电路路数据数据存储存储时钟选择时钟选择触发产生触发产生被测数据被测数据数数据据显显示示电电路路数据显示部分数据显示部分CRT数

12、据捕获部分数据捕获部分外时钟外时钟内时钟内时钟10.3.3 逻辑分析仪的触发方式逻辑分析仪的触发方式 1组合触发组合触发 组合触发也称基本触发，即将逻辑分析仪各通道的信号组合触发也称基本触发，即将逻辑分析仪各通道的信号与各通道预置的触发字进行比较，当一一对应的各位相同时，与各通道预置的触发字进行比较，当一一对应的各位相同时，则产生触发信号。则产生触发信号。 2手动触发手动触发 在测量时，利用手动触发方式可以在任何时候加以触发在测量时，利用手动触发方式可以在任何时候加以触发或强制显示测量数据。或强制显示测量数据。 3延迟触发延迟触发 即在触发产生时不立即跟踪，而是经过一段时间的延迟即在触发产生时

13、不立即跟踪，而是经过一段时间的延迟才跟踪。才跟踪。 4序列触发序列触发 由多个触发字按预先确定的关系排列，只有当由多个触发字按预先确定的关系排列，只有当被测试的程序按触发字的先后次序出现时，才能被测试的程序按触发字的先后次序出现时，才能产生一次触发。产生一次触发。5限定触发限定触发 限定触发是对设置的触发字加限定条限定触发是对设置的触发字加限定条件的触发方式。件的触发方式。6计数触发计数触发 采用计数的方法，当计数值达到预置值采用计数的方法，当计数值达到预置值时才产生触发。时才产生触发。7毛刺触发毛刺触发 毛刺触发是利用滤波器从信号中取出毛刺触发是利用滤波器从信号中取出一定宽度的干扰脉冲作为触

14、发信号，然后一定宽度的干扰脉冲作为触发信号，然后存储毛刺出现前后的数据流，以利于观察存储毛刺出现前后的数据流，以利于观察和寻找由于外界干扰而引起的数字电路误和寻找由于外界干扰而引起的数字电路误动作的现象和原因。动作的现象和原因。 10.3.4 逻辑分析仪的显示方式逻辑分析仪的显示方式 1状态表显示状态表显示 状态表显示是采用各种数制以表状态表显示是采用各种数制以表格形式显示状态信息。通常用十六进格形式显示状态信息。通常用十六进制数显示地址和数据总线上的信息，制数显示地址和数据总线上的信息，用二进制显示控制总线和其它电路接用二进制显示控制总线和其它电路接点上的信息。点上的信息。地址（地址（HEX

15、）数据（数据（HEX） 状态（状态（BIN） 28503411010 28517F01011 28529D11000 2853AC00111 2反汇编显示反汇编显示 地址地址数据数据操作码操作码操作数操作数 2000214200LDHL2042H 2003 0604LDB04H 200597SUBA 200623INCHL 3定时图显示定时图显示 定时图显示把已存入存储器内的数据按时间定时图显示把已存入存储器内的数据按时间变化的伪波形显示出来，它以逻辑电平表示波形图。变化的伪波形显示出来，它以逻辑电平表示波形图。图图10.7为三为三-八译码器输出信号的定时图，对应存八译码器输出信号的定时图，对

16、应存储的第一个有效数字为储的第一个有效数字为01111111。 4图解显示图解显示 图解显示是利用图解显示是利用D/A转换器，将要显转换器，将要显示的数字量转化成模拟量，以类似于示波示的数字量转化成模拟量，以类似于示波器的器的X-Y模式显示，模式显示，X轴表示数据出现的实轴表示数据出现的实际顺序，际顺序，Y轴表示数据通道的模拟数值，刻轴表示数据通道的模拟数值，刻度可由用户设定，但是它形成的是图像点度可由用户设定，但是它形成的是图像点阵。阵。 图图10.8显示的是一个简单的显示的是一个简单的BCD十进十进制计数器的工作波形。图制计数器的工作波形。图10.9显示程序的显示程序的执行情况。执行情况。

17、 5影射图显示影射图显示 影射图显示把每个数据与屏幕上的每影射图显示把每个数据与屏幕上的每个光点联系起来。如果数据是个光点联系起来。如果数据是8位，则位，则可把屏幕左上角的光点用可把屏幕左上角的光点用“00”表示，表示，右下角的光点用右下角的光点用“FFH”表示，其它光表示，其它光点按从左到右、从上到下、由小到大点按从左到右、从上到下、由小到大的规律分布在屏幕上。的规律分布在屏幕上。 F0 000 0FF FF 高层次的逻辑分析仪可设置多个高层次的逻辑分析仪可设置多个显示模式。如将一个屏幕分成两个窗显示模式。如将一个屏幕分成两个窗口显示，上窗口显示该处理器在同一口显示，上窗口显示该处理器在同一

18、时刻的定时图；下窗口显示经反汇编时刻的定时图；下窗口显示经反汇编后的微处理器的汇编语言源程序。后的微处理器的汇编语言源程序。 1.逻辑分析仪的面板图和主要控键逻辑分析仪的面板图和主要控键定时图窗口定时图窗口:该窗口用于显示各通道的输入数该窗口用于显示各通道的输入数据的逻辑电平，并标出各电平值。据的逻辑电平，并标出各电平值。图形操作按钮组图形操作按钮组:该组包括该组包括7个按钮，上方个按钮，上方4个分别用于上、下、左、右移动定时图，下个分别用于上、下、左、右移动定时图，下方方3个分别用于把图形放大、缩小，或恢复原个分别用于把图形放大、缩小，或恢复原状。状。 焦点移动按钮组焦点移动按钮组:这组按钮

19、包括这组按钮包括4个按钮，其个按钮，其中四个分别用于上、下、左、右移动定时图中四个分别用于上、下、左、右移动定时图窗口中的焦点，或出现在定时图窗口中的设窗口中的焦点，或出现在定时图窗口中的设置界面的焦点。置界面的焦点。采样按钮组采样按钮组:这组按钮包括两个按钮：这组按钮包括两个按钮：“设设置置”、“手动触发手动触发”。 数据输入按钮组数据输入按钮组:这组共有这组共有16个按钮，分别个按钮，分别为为19和和AF，用于让用户向逻，用于让用户向逻辑分析仪输入数据。辑分析仪输入数据。光标移动按钮组光标移动按钮组:这组共有这组共有3个按钮，分别用个按钮，分别用于左右移动于左右移动X、Y、T光标。光标。启动启动/停止按钮组停止按钮组:这组共有三个按钮：这组共有三个按钮：“单单次次”、“连续连续”、“停止停止”。电源按钮电源按钮:系统开机与电源指示。系统开机与