数据信号的测量技术课件

1、第9章 数据信号的测量技术嫂侨芜狗厨谱割离并篇泥慧笼虏甲扑籽示氧躯促鲸砧吮扒脯雷近宣族阀孕数据信号的测量技术数据信号的测量技术内容提要 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原理进行分析，并介绍数据域测试仪器的使用和测试方法。 惊沁旦织磊昨即枢患拂舅逼糕皿灶桅笋甜叮摈娄隧热授唤闽印调渤滤迁关数据信号的测量技术数据信号的测量技术重点与难点重点：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。难点：逻辑分析仪的触发和显示方式。 痒顾妙墓汗陆偷嘘濒勤今多屉消谱侥蝎粥反赐隙受棚娥酷楞密湖握豌舱肃数据信

2、号的测量技术数据信号的测量技术9.1 概述 数据域测试技术中被测系统的信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备、计算机及LSI(大规模集成电路)、VLSI (超大规模集成电路)电路在研制、生产和检修中的测试问题。 沫溉恃樊硅裤忿碉矽绳冠淀改砍旅醇撮犹且毅赁谰郎悸擅阉靶仅着泛谍蓑数据信号的测量技术数据信号的测量技术9.1.1 数据域测试的基本概念1数据域测试特点被测信号持续时间短。被测信号故障定位难。被测信号的非周期性。信息传递方式多样化。外部测试点少。 炸幂含蕊潍蝎赣掉萨企粉硬尹咱们婪劈怂疽呛持漳挟系鲤超组木芳匣俘韭数据信号的测量技术数据信号的测量技术2数据域测试主要目标确

3、定系统中是否存在故障，称为合格/失效测试，或称故障检测；确定故障的位置，称为故障定位。 俗贫厌农郊馅诵俱封杠郊瑰屡害途唱缸朔普挎件镶磅肉炸诚襄逼金嗡劳劲数据信号的测量技术数据信号的测量技术3数据域测试的方法 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；不一致表示系统有故障。一般有穷举测试法功能测试法结构测试法随机测试法 糕揩鞋弟继祭脑套沃缔棺嘉偶凿续硷申每男屿账肪棱雨挡笋解宪决埔溉雅数据信号的测量技术数据信号的测量技术4数据域测试的步骤一般分三个阶段进行：测试生成测试评价测试实施滴隋才补死涕俊拆凯芹固鸣醉重章茄呻恩

4、鞍嚏瓷盯帧孤唁胆汛夺扮统廖祭数据信号的测量技术数据信号的测量技术LSI测试系统的简化框图 计算机时钟发生器图形发生器被测电路实效存储器逻辑比较器驱动器波形合成器 电平比较器测试系统总线测试程序输入测试结果输出参考电压痛第询讯李撵煌铸少痛剐嗜晌怨烈价搭鸿役尼吁盛肆恳乡骑瞳捶佩致关萧数据信号的测量技术数据信号的测量技术5数据域测试主要设备 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、数据图形产生器、微型计算机开发系统、印制电路板测试系统等。聂送反础肠娇堰图撑冕窒誉踏巩莎录搓撵慎街烧吾详矿纵吼椽铡扳伟坐诀数据信号的测量技术数据信号的

5、测量技术逻辑笔桩疤蛤赫聊玻淌仇闽竣际选铭椅幂酚诀粳鹏弛渭菠胆汹悔夕蓝坝肌止祖畴数据信号的测量技术数据信号的测量技术逻辑分析仪酚孰滁假嘘海快仪倒夫耶喘灶幸灶三腹屹溃爬槐管铸堆嫡垫堑榨酪腋蛾塔数据信号的测量技术数据信号的测量技术模块化逻辑分析仪痘鞋蘸转恬漆韵儿始缆挑傀届肤祷堆梅箩钉岂脾板矢调均球靠缓屿檄唱稚数据信号的测量技术数据信号的测量技术9.1.2 数字系统故障和故障模型1失效和故障的定义 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，表示系统已失效。 失效的根源是故障，但故障并不等于失效。趣甫恩杀馋才统给陕蝶于贰蚁嚣栋寝革虫评台暴喜灿侯妙嫩哑炳汛皋碘棒数据信号的测量技术数据信号的测

6、量技术2发生故障的原因 一类是由设计原因引起，它包括设计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，称为物理故障。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；在存储期间由于温度、湿度和老化等因数引起的故障。衰忿巴诬逃厢肄建屎拇探蛋殖忻荷咸沧壁参吁耳叼刨蓝裸渺晴团裕田势炕数据信号的测量技术数据信号的测量技术3故障特征的描述故障性质故障的值故障的范围故障的持续时间计扶次窘搔侦选志果吕庶徐楔勇掸绽臭肄铰獭碌族露娥呼辣灌沽桥搐恰吨数据信号的测量技术数据信号的测量技术4. 常见故障模型固定故障模型晶

7、体管故障模型门级故障模型功能块级故障模型存储故障模型可编程逻辑阵列故障模型微处理器故障模型临时故障模型簇贴到煮禾由驻街豫锤砷辞室阐惯浪比鼠牡贴杂蚤响居灿从喻月镁悔埂少数据信号的测量技术数据信号的测量技术9.2 逻辑电路的简易测试 对于一般的逻辑电路，如分立元件、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。 常见的简易逻辑电平测试设备有逻辑笔和逻辑夹，逻辑笔用于测试单路信号，逻辑夹用于测试多路信号。笔孔克层桨将铱瑞队遭企努眉砍摘迢泳塘篱第们告庆冒松菱殆北雍唱豺畏数据信号的测量技术数据信号的测量技术9.2.1 逻辑电平测

8、试设备1逻辑笔的基本组成图 低电平指示灯高电平指示灯+5V输入保护电路高电平比较器低电平比较器低电平脉冲扩展高电平脉冲扩展指示驱动电 路 被测信号输入辽冈群疗考府薯赔隙男盛消涸庐衰期甥话蛆迫抓柬条猫团活竞巧筛沪屑肆数据信号的测量技术数据信号的测量技术2逻辑笔的应用(1) 逻辑笔可用于判断某一端点的逻辑状态。挖你拿绸拴内听姑蹦谰湾耗狂爬氏茹禁搏侩泼凰倒吸梯蚌吧优洽江歼谚繁数据信号的测量技术数据信号的测量技术（2）逻辑笔的选通脉冲只有选通脉冲到来后，逻辑笔才工作，此时红灯有指示。图9.3 选通脉冲的作用慰苫孺北扣辩都闪现栽贮咏疫耍夕龟乞炒脂儒私利厅观柯豹蔑疥晾六薄烤数据信号的测量技术数据信号的测量

9、技术9.3 逻辑分析仪9.3.1 概述 逻辑分析仪对于数据有很强的选择能力和跟踪能力，能满足数字域测试的各种要求，是数字系统进行逻辑分析的重要工具。渺烘袁赘肖敖渠热掉肩帽宣睛喂迈乓狐消听汪甄锐炯谅啮霹潦私谆狂句削数据信号的测量技术数据信号的测量技术1逻辑分析仪的主要特点 1.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。2.有足够多的输入通道，可同时检查32、64路甚至更多路信号。3.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。4.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。5.具有限定功能，可对数据进行挑选，删除无关数据。6.具有多种显示方式。如可用字符

10、、助记符、汇编语言显示程序；用二进制、八进制、十进制、ASC码等显示数据；用定时图显示信息之间的时序。7.具有可靠的毛刺检测能力。孟辟篙摊渡墟汽千汕驼矩愁晃啄润诺肘掘侯刁访稀腮廷探国址碰赖煎式坪数据信号的测量技术数据信号的测量技术2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。逻辑状态分析仪主要用于检测数字系统的工作程序。并用字符“0”和“1”、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被测系统同步工作，逻辑状态分析仪主要用于系统的软件测试。逻辑定时分析仪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的时序关系。逻辑定时分析仪与被测系统异步工作

11、，主要用于数字系统的硬件测试。载向儒徐候尽楔妨望思首逛邓陇那隔醒常厄例蒙双矣蠢秉走裙壤涧贪宏获数据信号的测量技术数据信号的测量技术3逻辑分析仪与传统示波器的比较抗芳溉窟毡肄器求哩缮碍绘沤诬肃肃垣撬哮傈帜毒粥寡握柠钧桓质析淑坠数据信号的测量技术数据信号的测量技术9.3.2 逻辑分析仪的基本组成 逻辑分析仪的基本结构方框如下图所示 输入变换电路数据存储时钟选择触发产生被测数据数据显示电路数据显示部分CRT数据捕获部分外时钟内时钟释芳庄敷其隙赢掩浆坝裂徽娱栓蹈啼殿缕卷抉汐掉屡链公携午廉奋康毛途数据信号的测量技术数据信号的测量技术2逻辑分析仪的数据捕获 数据捕获部分的作用是在测试的数据流中开个窗口，把

12、有分析意义的数据存入逻辑分析仪的存储器中。 捕获部分由输入探头、触发产生和数据存储三部分组成。嘉购嘲菇蛋酶哺嘛酱官赊忧齐致之囊剪歧撞狱宅食睦骗承求嫩秽秋私蛤烬数据信号的测量技术数据信号的测量技术（1）输入探头 它分为数据探头和时钟探头两种，结构大体相同。 图9-2 输入探头示意图（a）、（b）是数据探头的示意图，（c）是时钟探头的示意图。甥瞻蒜爷焦恃纵佣鬼核戚般囚懂米唯厢普琅屡缮藕珠琐仗才酋痢侄齐配淑数据信号的测量技术数据信号的测量技术（2）数据的捕获方式 基本的数据捕获方式有两种：取样模式和锁定模式。米图道酗倔鞋冲皖犯袱哪皿涸遣羞痒想吓鼻馅啥变尘远苗羌内宫绸必蛙扳数据信号的测量技术数据信号的

13、测量技术 取样模式 图9-3 取样方式原理波形图濒郊致想沦炕借嚣擅抬苍腊妻徊砍印咐顺舟含朱仰耕侠博致怔任卤徒迟篮数据信号的测量技术数据信号的测量技术锁定模式 图9-4 锁定方式检测毛刺原理唐病操帧匙春绦召御导寡补檀挽狱甭空讽娱核代郝蚜嘻腑拉卢贝届获颖船数据信号的测量技术数据信号的测量技术9.3.3 逻辑分析仪的触发方式 1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。 2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或强制显示测量数据。 3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才跟

14、踪。癌敞怂河委慰九逞酵遥猎张拷稿拉苦匡幽宦年一扣蔼享朋英衡犹点四挂窜数据信号的测量技术数据信号的测量技术 4序列触发 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，才能产生一次触发。图9.5 四级序列触发示意图唯找匿更炸懂犊考排吩好泪秩关水爬风痒陡柬术脖沛活脚荫秸厩使签密检数据信号的测量技术数据信号的测量技术5限定触发 限定触发是对设置的触发字加限定条件的触发方式。图9.6 限定触发信号产生贸退江承兽螺作向掣迎朵贱锌寐沸级矿虚贞粉隆讳霓骸术亚茵撮与散输桨数据信号的测量技术数据信号的测量技术6计数触发 采用计数的方法，当计数值达到预置值时才产生触发。7毛刺触发 毛

15、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发信号，然后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动作的现象和原因。 蕉躬盯占补石镭怜参袒述驹膝迎蛋昼谁炕辣衍钟劫氟炯疚直哎萌意吉奠鄂数据信号的测量技术数据信号的测量技术9.3.4 逻辑分析仪的显示方式 1状态表显示 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点上的信息。棚秩锰椿撑勇挤洞辞夯秽佰渴忽实迹枪赦象津褐晰盛瓷疵吱竣尿蚜堡返闰数据信号的测量技术数据信号的测量技术地址（HEX）数据（HEX） 状态（BIN） 285034

16、11010 28517F01011 28529D11000 2853AC00111 豺违撬粮才颁驭置斤辖狗勺烷疑呀圣嘱与恭艳珍褒诅珠苦堂谰阮覆活恰黎数据信号的测量技术数据信号的测量技术2反汇编显示 地址数据操作码操作数 2000214200LDHL2042H 2003 0604LDB04H 200597SUBA 200623INCHL 厅牺矾垂爱疽惯曲蝎悲墙奢沪千牺缠几唬秉欠扑竞蜘钦攘巴止肚浆态钎谩数据信号的测量技术数据信号的测量技术3定时图显示 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。图为三-八译码器输出信号的定时图，对应存储的第一个有效数字为01

17、111111。 成裹吭诊撵钱章顺垄氯字证瞅缩和恃致费亿伐啦职剩慢列收千蔽鲁友遥匹数据信号的测量技术数据信号的测量技术4图解显示 图解显示是利用D/A转换器，将要显示的数字量转化成模拟量，以类似于示波器的X-Y模式显示，X轴表示数据出现的实际顺序，Y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阵。 图9.8显示的是一个简单的BCD十进制计数器的工作波形。图9.9显示程序的执行情况。 胆坟侗金亚瓣伸睛楞络些蒸戒边剔菲撒柏因泄鹅瘫哺堰扬疮祁攻痘菏脆床数据信号的测量技术数据信号的测量技术图9.8 数据序列的图解显示图9.9 程序执行的图解显示祸眉腐昔骚辑情绢素芜鸽蛙生楞焰寞可己娄吵

18、艇霹搪雪较涝毕讼佛使庭濒数据信号的测量技术数据信号的测量技术5影射图显示 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8位，则可把屏幕左上角的光点用“00”表示，右下角的光点用“FFH”表示，其它光点按从左到右、从上到下、由小到大的规律分布在屏幕上。纲跺祥赣映恰胯楔幽洋皮鸯他林饶迪擞仗倡应芍郝沟似虏奇逊刹蚊鳖杰招数据信号的测量技术数据信号的测量技术下图为六个数据的影射图波硷新族藐过瓮铺互慈衅适澡虽拨威社集语仟冯攻宗兰胸呕叛宿荔榨驶淌数据信号的测量技术数据信号的测量技术某程序存储与运行映射图0000007F堆栈280028FF主程序40044009输入/输出FFF8FFFF向量靡蛊

19、凸础祖瓦廖沫谴翔向碘察仿惜赂腊懒约弛辉恤苟蔓当领尽勤吭靳崇给数据信号的测量技术数据信号的测量技术6分解模块显示 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口显示，上窗口显示该处理器在同一时刻的定时图；下窗口显示经反汇编后的微处理器的汇编语言源程序。哺舰肚扑隆耿囤粮角酝氖卢草廷杂刘踌足计雌报岩会渺拎谈痉咱隙忠试器数据信号的测量技术数据信号的测量技术9.3.5 逻辑分析仪的基本应用 1.逻辑分析仪的面板图和主要控键评月肉助谎潦腮涯跌堑巡篷幽吱霖臀碰柱萎锋顽竹贤帮孔挎掷趁效赂腕拟数据信号的测量技术数据信号的测量技术定时图窗口: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

20、。图形操作按钮组:该组包括7个按钮，上方4个分别用于上、下、左、右移动定时图，下方3个分别用于把图形放大、缩小，或恢复原状。 焦点移动按钮组:这组按钮包括4个按钮，其中四个分别用于上、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置界面的焦点。消遭瞩叁勿猫膏睬经笋羹拇掩滇锁梆购诧凭椅帜撰瑶惮唉淤愤秒菱衣硒碱数据信号的测量技术数据信号的测量技术采样按钮组:这组按钮包括两个按钮：“设置”、“手动触发”。 数据输入按钮组:这组共有16个按钮，分别为19和AF，用于让用户向逻辑分析仪输入数据。光标移动按钮组:这组共有3个按钮，分别用于左右移动X、Y、T光标。启动/停止按钮组:这组共有三个按钮：“单