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解決嵌入式系統(tǒng)信號(hào)調(diào)試的五個(gè)階段難題
發(fā)布時(shí)間:2020-06-12 來源:泰克科技 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】示波器是工程師必備工具,用來幫助工程師快速發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。近幾年,伴隨測(cè)試信號(hào)頻率越來越快,需要調(diào)試的信號(hào)類型越來越多,嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜的趨勢(shì),作為工程師的調(diào)試伙伴,示波器的功能與效率需求也在不斷的提升。
泰克與百余位工程師溝通了解他們的調(diào)試工作習(xí)慣后,可以總結(jié)出一套完整的調(diào)試工作流程,讓我們一起看一看如何充分利用新一代示波器對(duì)復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行快速,準(zhǔn)確,高效的調(diào)試。
第一階段:測(cè)試準(zhǔn)備
選擇正確的示波器與探頭,不僅僅是嵌入式信號(hào)調(diào)試的第一步也是進(jìn)行所有測(cè)試的第一步。大部分情況下,測(cè)試信號(hào)并非直接導(dǎo)入示波器,而是通過探頭來連接。示波器的選擇,要根據(jù)測(cè)試信號(hào)的速率、幅值、波形等特點(diǎn)選擇您測(cè)試所需的帶寬、采樣率及記錄長度。
探頭選擇也尤為重要,可靠豐富的探頭是測(cè)試的保證。首先,通過選擇不同類型的探頭擴(kuò)展系統(tǒng)測(cè)試信號(hào)類型,如電壓、電流、邏輯信號(hào)、光電信號(hào)、射頻信號(hào)等等;其次,連接便捷性。示波器探頭有各種連接方法,鉤子,夾子,鉗口,探針等等,從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)測(cè)試點(diǎn)的輕松連接;第三,信號(hào)保真度。探頭接入被測(cè)電路,會(huì)對(duì)原始電路有一定程度的影響,所以對(duì)于某些測(cè)試電路需要特定的阻抗配合。如高頻信號(hào)一般要求50歐姆阻抗,視頻信號(hào)要求75歐姆阻抗,很多的電源信號(hào)需要高達(dá)幾M甚至幾十M的高阻才能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)試。
第二階段:發(fā)現(xiàn)異常
什么樣的信號(hào)稱之為異常?幅值異常、脈寬異常、有毛刺等等,總而言之區(qū)別于正常信號(hào)的都可以稱為異常信號(hào)!不定時(shí)的出現(xiàn)異常信號(hào)更是給工程師的測(cè)試工作雪上加霜。
在受訪的工程師中,90%的人表示,在使用示波器進(jìn)行信號(hào)調(diào)試時(shí),捕獲異常信號(hào)是最難的,尤其是偶發(fā)的異常信號(hào),他們希望示波器廠家能針對(duì)性設(shè)計(jì)功能幫忙解決這個(gè)問題。
泰克新一代示波器的兩個(gè)功能可以快速發(fā)現(xiàn)異常信號(hào)。第一“Fast Acquision”快速捕獲功能。這個(gè)功能可以使示波器波形捕獲率能大大提升,最高實(shí)現(xiàn)捕獲50萬次波形/秒,發(fā)現(xiàn)快速異常信號(hào)概率提升100倍。以下是測(cè)試對(duì)比圖。
無限余暉功能,打開該功能示波器將探頭接入的波形在示波器屏幕上留下一個(gè)痕跡,保持時(shí)間可以用戶自定義,最長可以是無限時(shí)間。除了留下痕跡,還有一個(gè)好處,圖形可以進(jìn)行色溫區(qū)別顯示,暖色調(diào)如紅色是說明該區(qū)域波形重復(fù)次數(shù)多,冷色調(diào)如藍(lán)色代表的是該區(qū)域波形出現(xiàn)次數(shù)少,輕松分辨異常及正常信號(hào)。
無線余暉,一鍵開啟,無需設(shè)定觸發(fā)條件,余暉保持時(shí)間自定義,最長可以無窮大時(shí)間保持,解放工程師雙手,輕松查看和測(cè)量異常信號(hào)波形特征。
第三階段:捕獲異常
不同的測(cè)試場景都有不同特征的信號(hào)需要捕獲,特殊異常信號(hào)捕獲需求變得越來越多,這就需要工程師有足夠的經(jīng)驗(yàn)設(shè)定不同的觸發(fā)方法,捕獲自己想要的信號(hào)。
示波器的高級(jí)觸發(fā)功能,可以幫助工程師實(shí)現(xiàn)設(shè)定不同觸發(fā)方式捕獲異常信號(hào)。泰克示波器不斷增強(qiáng)觸發(fā)功能以滿足信號(hào)捕獲需求。 如新一代示波器MSO5系列提供如邊沿、脈寬、欠幅、邏輯、窗口等24種觸發(fā)方式(包含14個(gè)是數(shù)字通道及總線觸發(fā))滿足日常信號(hào)捕獲的需求。
觸發(fā)得到異常信號(hào),如何捕獲?捕獲能力又是對(duì)示波器的一大考驗(yàn)。示波器的記錄長度及分段存儲(chǔ)功能是考量示波器捕獲能力的重要因素。泰克新一代示波器記錄長度基本在幾十M點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)高采樣長時(shí)間的連續(xù)捕獲。
推薦兩個(gè)捕獲信號(hào)非常有用的功能:欠幅觸發(fā),分段存儲(chǔ)。
欠幅觸發(fā)。幅值異常,慣用的邊沿觸發(fā)功能能解決一些問題,但是對(duì)于某些隱藏在連續(xù)的幾個(gè)脈沖里的幅值異常信號(hào)就非常困難(因?yàn)檎P盘?hào)符合邊沿觸發(fā)條件)。“欠幅觸發(fā)”,它是針對(duì)幅值異常的信號(hào)設(shè)定的,可以設(shè)定高低兩條電平線,只要幅值在兩條線之間就能觸發(fā),大大準(zhǔn)確定位了需要的波形,當(dāng)然這個(gè)觸發(fā)條件還支持對(duì)脈沖設(shè)定符合的條件,可以更靈活的捕獲特定波形。 這個(gè)功能很大程度應(yīng)用在邏輯信號(hào)調(diào)試,因?yàn)檫壿嬓盘?hào)高低電平靠閾值來判定,這樣幅值異常很容易引起高低電平判定及解碼錯(cuò)誤,是真正混合信號(hào)調(diào)試的利器。
分段存儲(chǔ)。長記錄長度,好處非常明顯,同樣的采樣率可以連續(xù)捕獲更長時(shí)間波形,或者同樣的波形時(shí)間,可以設(shè)置更高采樣率采集。“分段存儲(chǔ)”最大化利用記錄長度,可以連續(xù)捕獲滿足觸發(fā)條件多個(gè)波形,從而進(jìn)行分析異常信號(hào)出現(xiàn)的周期,是否每次信號(hào)特征都相同,支持高達(dá)5萬次波形采集。
第四階段:搜索信號(hào)
長記錄長度示波器有很多好處,但是也帶來一些問題,如以前工程師一次捕獲就是幾個(gè)、幾十個(gè)周期的信號(hào),所以花費(fèi)幾分鐘也就可以分析完成,但是現(xiàn)在示波器記錄長度提升了幾萬倍,也就意味著可能會(huì)一次性捕獲幾萬個(gè)周期的波形,工程師一次捕獲可能需要花費(fèi)半個(gè)小時(shí)或者更長時(shí)間用于查找自己需要的波形。效率低,浪費(fèi)工程師的時(shí)間。
大家都知道上網(wǎng)使用搜索功能可以大大提升效率,找到自己感興趣的頁面或者信息。 這里介紹一種示波器的“搜索”功能。簡單的講,觸發(fā)后捕獲一段時(shí)間的波形,可以通到“搜索”設(shè)置條件,快速定位和標(biāo)識(shí)滿足條件的波形位置,這樣就可以針對(duì)性的查看該位置波形,從而大大提升效率。
如果通過眼睛查看多達(dá)幾千上萬的波形,是非常辛苦的,且非常容易導(dǎo)致人為的漏失。 分析信號(hào)耗費(fèi)時(shí)間長。提供波形列表,能幫助進(jìn)行分析信號(hào)出現(xiàn)的周期,從而得到信號(hào)出現(xiàn)的規(guī)律,如串?dāng)_等。
第五階段:信號(hào)分析
示波器都具有基本的測(cè)量功能,可以幫忙用戶進(jìn)行快速的自動(dòng)測(cè)試,如基本的幅值,頻率,周期等參數(shù)。但是現(xiàn)在因?yàn)樾盘?hào)越來越復(fù)雜,很多工程師希望能實(shí)現(xiàn)信號(hào)自定義測(cè)試,如指定波形位置測(cè)量,測(cè)量不僅只了解參數(shù)還希望能了解多周期的變化趨勢(shì),分布等信息。
示波器可以提供更加高級(jí)的自動(dòng)測(cè)量功能,支持多達(dá)36種自動(dòng)測(cè)試參數(shù)。并且支持測(cè)試項(xiàng)目的趨勢(shì)圖測(cè)試和直方圖顯示。
支持Gate 選通功能,用戶可以通過光標(biāo)自行指定自動(dòng)測(cè)試波形的區(qū)域,實(shí)現(xiàn)靈活測(cè)量。測(cè)試項(xiàng)目支持趨勢(shì)圖顯示,可以顯示頻率,周期,幅值等隨周期的變化,從而幫忙工程師快速,準(zhǔn)確,靈活的進(jìn)行深度分析。
支持光標(biāo)測(cè)試,用戶客戶指定對(duì)屏幕不同波形之間在幅值和時(shí)間的相關(guān)測(cè)試。
示波器也支持很多高級(jí)分析功能,如電源分析軟件、抖動(dòng)及高級(jí)眼圖功能測(cè)試,高速信號(hào)如以太網(wǎng)、USB、DDR、MIPI等一致性測(cè)試。
隨著科技的進(jìn)步,新技術(shù)被廣泛應(yīng)用,對(duì)測(cè)試儀器行業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)。作為最傳統(tǒng)的測(cè)試系統(tǒng)示波器也必須與時(shí)俱進(jìn),為出現(xiàn)在嵌入式系統(tǒng)調(diào)試的五個(gè)階段:測(cè)試準(zhǔn)備,發(fā)現(xiàn)異常,捕獲異常,搜索信號(hào),分析信號(hào)的難題,推出高效的,有針對(duì)性的功能,輕松解決調(diào)試過程中的各種挑戰(zhàn),實(shí)現(xiàn)更快,更準(zhǔn),更可靠的調(diào)試。
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