邏輯分析儀實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告課程名稱： 電信測(cè)試儀器原理及應(yīng)用 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目： 邏輯分析儀 實(shí) 驗(yàn) 室： 移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)室 姓 名： 李* 李* 李* 梁* 劉* 學(xué) 號(hào)： 07 08 09 10 11 專業(yè)班級(jí)： 電信 *-* 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 2015.5.16 實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)閱教師邏 輯 分 析 儀一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟練LAB6000系列邏輯分析儀功能和操作。2學(xué)習(xí)測(cè)試USB信號(hào)電路方法。3學(xué)習(xí)測(cè)試74HC164 8位串入、并出移位寄存器方法。4學(xué)習(xí)測(cè)試74HC138 3-8譯碼器電路方法。5學(xué)習(xí)測(cè)試74HC574 D觸發(fā)器電路方法。6學(xué)習(xí)測(cè)試74HC02或非門(mén)電路方法。7學(xué)習(xí)測(cè)試74LS244 緩沖器電路方法。二 實(shí)驗(yàn)

2、儀器1LAB6000系列邏輯分析儀一臺(tái)2USB口連接模塊一塊374HC164 8位串入、并出移位寄存器一塊474HC138 3-8譯碼器測(cè)試電路一塊574HC574 D觸發(fā)器測(cè)試電路一塊674HC02或非門(mén)測(cè)試電路一塊774LS244 緩沖器測(cè)試電路一塊8計(jì)算機(jī)（PC機(jī)）一臺(tái)三 基本原理3.1 邏輯分析儀原理及分類1邏輯分析儀簡(jiǎn)介邏輯分析儀是分析數(shù)字系統(tǒng)邏輯關(guān)系的儀器，邏輯分析儀是屬于數(shù)據(jù)域測(cè)試儀器中的一種總線分析儀，即以總線（多線）概念為基礎(chǔ)，同時(shí)對(duì)多條數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)流進(jìn)行觀察和測(cè)試的儀器，這種儀器對(duì)復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)的測(cè)試和分析十分有效。邏輯分析儀是利用時(shí)鐘從測(cè)試設(shè)備上采集和顯示數(shù)字信號(hào)的儀器

3、，最主要作用在于時(shí)序判定。由于邏輯分析儀不像示波器那樣有許多電壓等級(jí)，通常只顯示兩個(gè)電壓（邏輯1和0），因此設(shè)定了參考電壓后，邏輯分析儀將被測(cè)信號(hào)通過(guò)比較器進(jìn)行判定，高于參考電壓者為High,低于參考電壓者為L(zhǎng)ow，在High與 Low之間形成數(shù)字波形。2邏輯分析儀的組成及原理邏輯分析儀的工作過(guò)程就是數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、觸發(fā)、顯示的過(guò)程，由于它采用數(shù)字存儲(chǔ)技術(shù)，可將數(shù)據(jù)采集工作和顯示工作分開(kāi)進(jìn)行，也可同時(shí)進(jìn)行，必要時(shí)，對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可以反復(fù)進(jìn)行顯示，以利于對(duì)問(wèn)題的分析和研究。圖3-1邏輯分析儀原理框圖將被測(cè)系統(tǒng)接入邏輯分析儀，使用邏輯分析儀的探頭（邏輯分析儀的探頭是將若干個(gè)探極集中起來(lái)，其觸針細(xì)小，

4、以便于探測(cè)高密度集成電路）監(jiān)測(cè)被測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流，形成并行數(shù)據(jù)送至比較器，輸入信號(hào)在比較器中與外部設(shè)定的門(mén)限電平進(jìn)行比較，大于門(mén)限電平值的信號(hào)在相應(yīng)的線上輸出高電平，反之輸出低電平時(shí)對(duì)輸入波形進(jìn)行整形。經(jīng)比較整形后的信號(hào)送至采樣器，在時(shí)鐘脈沖控制下進(jìn)行采樣。被采樣的信號(hào)按順序存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。采樣信息以“先進(jìn)先出”的原則組織在存儲(chǔ)器中，得到顯示命令后，按照先后順序逐一讀出信息，按設(shè)定的顯示方式進(jìn)行被測(cè)量的顯示。3邏輯分析儀的分類邏輯分析儀分為兩大類：邏輯狀態(tài)分析儀（Logic State Analyzer,簡(jiǎn)稱LSA）和邏輯定時(shí)分析儀（Logic Timing Analyzer）。這兩類分析儀的基

5、本結(jié)構(gòu)是相似的，主要區(qū)別表現(xiàn)在顯示方式和定時(shí)方式上。邏輯狀態(tài)分析儀用字符0、1或助記符顯示被檢測(cè)的邏輯狀態(tài)，顯示直觀，可以從大量數(shù)碼中迅速發(fā)現(xiàn)錯(cuò)碼，便于進(jìn)行功能分析。邏輯狀態(tài)分析儀用來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)分析，檢查在系統(tǒng)時(shí)鐘作用下總線上的信息狀態(tài)。它的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘發(fā)生器，用被測(cè)系統(tǒng)時(shí)鐘來(lái)控制記錄，與被測(cè)系統(tǒng)同步工作，主要用來(lái)分析數(shù)字系統(tǒng)的軟件，是跟蹤、調(diào)試程序、分析軟件故障的有力工具。邏輯定時(shí)分析儀用來(lái)考察兩個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘之間的數(shù)字信號(hào)的傳輸情況和時(shí)間關(guān)系，它的內(nèi)部裝有時(shí)鐘發(fā)生器。在內(nèi)時(shí)鐘控制下記錄數(shù)據(jù)，與被測(cè)系統(tǒng)異步工作，主要用于數(shù)字設(shè)備硬件的分析、調(diào)試和維修。4邏輯分析儀的顯示方式邏輯分析儀將被

6、測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)用數(shù)字形式寫(xiě)入存儲(chǔ)器后，可以根據(jù)需要通過(guò)控制電路將內(nèi)存中的全部或部分?jǐn)?shù)據(jù)穩(wěn)定的顯示在屏幕上。通常有以下幾種顯示方式。(1) 定時(shí)顯示定時(shí)顯示是以邏輯電平表示的波形圖的形式將存儲(chǔ)器中的內(nèi)容顯示在屏幕上，顯示的是一串經(jīng)過(guò)整形后類似方波的波形，高電平代表“1”，低電平代表“0”。由于顯示的波形不是實(shí)際波形，所以也稱“偽波形”。(2) 狀態(tài)表顯示狀態(tài)表顯示是以各種數(shù)值如二進(jìn)制、八進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制的形式將存儲(chǔ)器中內(nèi)容顯示在屏幕上。(3) 圖解顯示圖解顯示是將屏幕的X方向作為時(shí)間軸，將Y方向作為數(shù)據(jù)軸進(jìn)行顯示的一種方式。將欲顯示的數(shù)字量通過(guò)D/A變換器轉(zhuǎn)變成模擬量，將此模擬量按照存儲(chǔ)器中取

7、出的數(shù)字量的先后順序顯示在屏幕上形成一個(gè)圖像的點(diǎn)陣。3.2 LAB6000系列邏輯分析儀1LAB6000系列邏輯分析儀簡(jiǎn)介L(zhǎng)AB6000系列邏輯分析儀是一款緊湊、快速調(diào)試數(shù)字電路設(shè)計(jì)強(qiáng)有力的便攜式邏輯分析儀；高速的USB2.0接口、高端的FPGA、強(qiáng)大的ARM處理器等組成的嵌入式系統(tǒng)全方位智能控制；高速、高效、高性能，幫你輕松搞定問(wèn)題。圖3-2 LAB6000系列邏輯分析儀LAB6000系列邏輯分析儀實(shí)現(xiàn)了業(yè)界領(lǐng)先的高帶寬、大容量的高速采集技術(shù)，采樣率從200M到500M不等，32通道每通道容量最高達(dá)16M；功能靈活強(qiáng)大，集邏輯分析儀、總線分析儀、協(xié)議分析儀、頻率計(jì)、邏輯筆等多種測(cè)量開(kāi)發(fā)儀器之

8、大成于一身，適用于各種數(shù)字電路的開(kāi)發(fā)、測(cè)量、分析和調(diào)試工作，還為方便某些特殊的用戶提供定制插件服務(wù)，是電子研發(fā)、電子測(cè)量工程師、高校師生的科研開(kāi)發(fā)和教學(xué)的得力助手。2LAB6000系列的功能特點(diǎn)采樣率高達(dá)500MHz，且允許靈活設(shè)置，滿足最廣泛的數(shù)字信號(hào)調(diào)試需求（采樣率越高就能越準(zhǔn)確的分析信號(hào)時(shí)序）。大存儲(chǔ)深度，于存儲(chǔ)容量高達(dá)512Mbits，且支持?jǐn)?shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)（Timing、State、Timing-State），意義在于可根據(jù)被測(cè)信號(hào)的不同靈活設(shè)置，進(jìn)而記錄更長(zhǎng)時(shí)間波形。豐富的邏輯通道，集成32個(gè)邏輯通道，同時(shí)使用時(shí)，仍可達(dá)到500MHz實(shí)時(shí)采樣（市場(chǎng)上的部分產(chǎn)品采用分時(shí)采樣，導(dǎo)致多通道同

9、時(shí)使用時(shí)采樣率下降，難以精確分析多路高速信號(hào)）。強(qiáng)大的觸發(fā)功能，支持立即觸發(fā)、邊沿觸發(fā)、電平觸發(fā)、數(shù)據(jù)觸發(fā)、組合觸發(fā)、延時(shí)觸發(fā)、數(shù)據(jù)次數(shù)觸發(fā)、協(xié)議觸發(fā)、高級(jí)觸發(fā)和可視觸發(fā)，精確捕獲感興趣每種邏輯信號(hào)。觸發(fā)電壓精確可調(diào)，門(mén)限電壓可精確調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)靈敏度為0.01V(支持人工設(shè)置和自動(dòng)調(diào)節(jié))，可滿足各種電平幅值數(shù)字信號(hào)的精密分析需求(高于門(mén)限電壓就被識(shí)別成高電平，否則就被判定為低電平)。強(qiáng)大的協(xié)議分析、解碼功能，強(qiáng)大的總線分析功能，輕松調(diào)試USB、CAN、SPI、CF卡等40余種總線，且協(xié)議數(shù)據(jù)可導(dǎo)出為CSV文件，方便第三方軟件分析或存檔。多種參數(shù)測(cè)量統(tǒng)計(jì)功能，通過(guò)添加標(biāo)簽（帶自動(dòng)吸附功能），可輕松

10、測(cè)量和統(tǒng)計(jì)任意兩點(diǎn)之間的時(shí)間，頻率，脈沖數(shù)量，占空比，脈寬等參數(shù)，支持波形任意縮放和脈寬信息自動(dòng)提示功能。波形搜索功能，強(qiáng)大的數(shù)據(jù)搜索功能，幫您快速定位出感興趣數(shù)據(jù)的位置所在。四 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果4.1 USB口連接模塊1USB簡(jiǎn)介自1998年由Compaq、Intel、Microsoft、NEC等公司制定USB總線以來(lái)，已經(jīng)經(jīng)歷了USB1.1、USB2.0、USB OTG等幾代，發(fā)展到現(xiàn)在最新的USB3.0。USB總線以其方便、快速、穩(wěn)定、即插即用等優(yōu)點(diǎn)，迅速受到人們的歡迎和喜愛(ài)。一直以來(lái)測(cè)量USB信號(hào)都需要專用的分析儀（如：USBAnalyst-I分析儀等），現(xiàn)在廣州致遠(yuǎn)電子有限公

11、司在LAB6000系列高性能邏輯分析儀上增加了USB 分析插件，可以直接使用LAB6000系列高性能邏輯分析儀來(lái)進(jìn)行USB 協(xié)議FS和LS的數(shù)據(jù)分析。圖4-1 USB接口和測(cè)試鏈接方式2測(cè)試結(jié)果圖4-2 USB口測(cè)試結(jié)果4.2 74HC164 8位串入、并出移位寄存器174HC164電路板測(cè)試電路板上的CH2CH11分別連接的是74HC164的CP（CLK）、DSB（DATA）、Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7。用儀器探頭測(cè)量這幾路信號(hào)，為了顯示出完整的信號(hào)周期，建議采樣頻率為1MHz。圖4-3 74HC164及電路板2測(cè)試結(jié)果圖4-4 74HC164電路測(cè)試

12、結(jié)果4.3 74HC138 3-8譯碼器電路174HC138測(cè)試電路用儀器探頭同時(shí)測(cè)量輸入端口A0、A1、A2，譯碼輸出端口Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7，使用默認(rèn)采樣頻率即可。圖4-5 74HC138電路2測(cè)試結(jié)果圖4-6 74HC138電路測(cè)試結(jié)果4.4 74HC574 D觸發(fā)器電路174HC574電路這里僅使用8路D觸發(fā)器中的一路（D0和Q0），用儀器探頭同時(shí)測(cè)量輸入端口OE（片選）、CP（觸發(fā)信號(hào)）、D0（數(shù)據(jù)），輸出端口Q0，使用默認(rèn)采樣頻率即可。圖4-7 74HC574電路2測(cè)試結(jié)果圖4-8 74HC574電路測(cè)試結(jié)果4.5 74HC02或非門(mén)電路174HC02電路

13、這里僅使用4路或非門(mén)中的一路（1A、1B和1Y），用儀器探頭同時(shí)測(cè)量輸入端口1A、1B，輸出端口1Y，使用默認(rèn)采樣頻率即可.圖4-9 74HC02電路2測(cè)試結(jié)果圖4-10 74HC02電路測(cè)試結(jié)果4.6 74LS244 緩沖器電路174LS244電路這里僅使用8路緩沖器中的一路（1A1和1Y1），用儀器探頭同時(shí)測(cè)量輸入端口1G（片選）、1A1（數(shù)據(jù)），輸出端口1Y1，使用默認(rèn)采樣頻率即可。圖4-11 74LS244電路2測(cè)試電路圖4-12 74LS244電路測(cè)試結(jié)果五 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1USB口連接模塊通用串行總線（英語(yǔ)：Universal Serial Bus，縮寫(xiě)：USB）是連接計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與外

14、部設(shè)備的一種串口總線標(biāo)準(zhǔn)，也是一種輸入輸出接口的技術(shù)規(guī)范，被廣泛地應(yīng)用于個(gè)人電腦和移動(dòng)設(shè)備等信息通訊產(chǎn)品，并擴(kuò)展至攝影器材、數(shù)字電視（機(jī)頂盒）、游戲機(jī)等其它相關(guān)領(lǐng)域。實(shí)驗(yàn)中利用LAB6000系列邏輯分析儀測(cè)試USB2.0的邏輯，從計(jì)算機(jī)輸出的波形圖可以看出USB在同步信號(hào)時(shí)，D+和D-分別傳送相反的邏輯，USB在積分信號(hào)時(shí)，D+和D-分別傳送相反的邏輯。274HC164 8位串入、并出移位寄存器利用LAB600系列邏輯分析儀分析74HC164 8位串入、并出移位寄存器的邏輯，時(shí)鐘每次由低變高時(shí)，數(shù)據(jù)右移一位，輸入到第0位， 第0位是兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端的邏輯與，它將上升時(shí)鐘沿之前保持一個(gè)建立時(shí)間的長(zhǎng)

15、度。主復(fù)位輸入端上的一個(gè)低電平將使其它所有輸入端都無(wú)效，同時(shí)非同步地清除寄存器，強(qiáng)制所有的輸出為低電平。沒(méi)有復(fù)位信號(hào)時(shí)，數(shù)據(jù)從串口輸入，每到來(lái)一個(gè)時(shí)鐘脈沖，數(shù)據(jù)右移一位，8個(gè)時(shí)鐘脈沖后，8位數(shù)據(jù)從輸出口輸出。374HC138 3-8譯碼器電路74HC138譯碼器可接受3位二進(jìn)制數(shù)據(jù)輸入，并當(dāng)使能時(shí)，提供8個(gè)的低有效輸出。74HC138輸入端輸入3位高低電平，74HC138把3位高低電平譯碼，變成8位相對(duì)應(yīng)的高低電平，通過(guò)輸出端輸出。474HC574 D觸發(fā)器電路當(dāng)時(shí)鐘CP為零時(shí)候，輸出始終為1，當(dāng)時(shí)鐘CP=1時(shí)候輸出和輸入一樣（和D一樣），也就是保持單端輸入的狀態(tài)。574HC02或非門(mén)電路74

16、HC02或非門(mén)邏輯測(cè)試，輸入端輸入0或1，先作一次或者多次“或”運(yùn)算后再做一次“非”運(yùn)算，有1出0，全0出1。674LS244 緩沖器電路74LS244為3態(tài)8位緩沖器，一般用作總線驅(qū)動(dòng)器。地址鎖存器就是一個(gè)暫存器，它根據(jù)控制信號(hào)的狀態(tài)，將總線上地址代碼暫存起來(lái)。測(cè)試74LS244控制端為1時(shí)沒(méi)有輸出，當(dāng)控制端位0時(shí)，輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)鐘脈沖鎖存后，經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)鐘脈沖從輸出端輸出，實(shí)現(xiàn)緩沖電路功能。六 實(shí)驗(yàn)體會(huì)通過(guò)這次實(shí)訓(xùn)，我們進(jìn)一步了解了邏輯分析儀的工作原理和應(yīng)用范圍，我們還學(xué)習(xí)了LabVIEW這個(gè)軟件的使用，也對(duì)數(shù)電的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了復(fù)習(xí)。剛開(kāi)始我們并不熟悉或者說(shuō)不認(rèn)識(shí)邏輯分析儀是什么，后來(lái)通

17、過(guò)上網(wǎng)找資，以及學(xué)長(zhǎng)老師對(duì)我們進(jìn)行的講解，才了解認(rèn)識(shí)邏輯分析儀的作用用途和優(yōu)缺點(diǎn)。邏輯分析儀是一種類似于示波器的波形測(cè)試設(shè)備，它可以監(jiān)測(cè)硬件電路工作時(shí)的邏輯電平（高或低），并加以存儲(chǔ),用圖形的方式直觀的表達(dá)出來(lái)，便于用戶檢測(cè)，分析電路設(shè)計(jì)（硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)）中的錯(cuò)誤，邏輯分析儀是設(shè)計(jì)中的不可缺少的設(shè)備，通過(guò)它可以迅速地定位錯(cuò)誤，解決問(wèn)題，達(dá)到事半功倍的效果。邏輯分析儀是利用時(shí)鐘從測(cè)試設(shè)備上采集和顯示數(shù)字信號(hào)的儀器，它通常只顯示兩個(gè)電平（邏輯0和1），因此設(shè)定參考電壓后，邏輯分析儀將被測(cè)信號(hào)通過(guò)比較器進(jìn)行判定，高于參考電壓者為高，否則為低，在高低之間形成數(shù)字波形。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，需要對(duì)相關(guān)儀器設(shè)備進(jìn)行熟悉并操作，從中我們也學(xué)到不少知識(shí)。我們組在試驗(yàn)中需要在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上搭線和觀察波形，在這個(gè)過(guò)程我們逐漸熟悉了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和軟件的相關(guān)性能，負(fù)責(zé)我們組的學(xué)長(zhǎng)特對(duì)我們進(jìn)行了不少的拓展，我們學(xué)習(xí)到了不少課本之外的與實(shí)際聯(lián)