混合信號示波器多少條通道合適？

混合信號示波器在1993年首次問世，擁有兩條模擬通道，配以8條或16條數(shù)字通道。之后幾年內(nèi)，主流MSO作為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計人員的必備調(diào)試工具，通道數(shù)量基本上鎖定在2條或4條模擬通道，外加16條數(shù)字通道。嵌入式設(shè)計人員之所以采用MSO，是因為它從能夠查看2個或4個信號，擴展到能夠查看最多20個信號，而不必求助于最后的工具——邏輯分析儀。

盡管這種通道數(shù)量長期來一直被市場廣泛接受，但這是不是仍適合當(dāng)今的嵌入式系統(tǒng)呢?對示波器制造商和嵌入式系統(tǒng)設(shè)計人員來說，這是一個值得思考的問題。制造商必需知道其提供的是不是客戶實際需要的、愿意付費購買的測試功能。設(shè)計人員則需要適合作業(yè)的工具。

對這一問題的思考，推動了多個科研項目的實施，來自世界各地的嵌入式系統(tǒng)工程師正更加深入地考察示波器通道數(shù)量問題。最新的5系列MSO在很多地方都體現(xiàn)了這些研究的成果，把提供的模擬通道數(shù)量提高到6條或8條，并提供8~64條數(shù)字通道。另外還可以在運行過程中重新配置數(shù)字通道。

鑒于4通道MSO在過去幾年中取得了驕人的成績，可以這樣講，傳統(tǒng)數(shù)目的模擬通道和數(shù)字通道完全可以滿足大多數(shù)嵌入式設(shè)計人員的需求，更確切地說，設(shè)計人員努力使4通道夠用。但有很大一部分工程師(我們的研究中是35%)聲稱，他們需要的理想模擬通道數(shù)量是8條。

過去，在這些工程師需要4個以上的模擬輸入時，他們會試圖同時使用兩臺示波器。這種把多臺示波器“級聯(lián)”起來的做法會帶來多個挑戰(zhàn)。為同步采集，多臺示波器必須在同一個時點觸發(fā)，這既對線纜(或雙探頭)提出了要求，也需要創(chuàng)造性的觸發(fā)設(shè)置。另外很難比較兩個顯示屏上的數(shù)據(jù)，因此許多工程師從兩臺示波器中獲得數(shù)據(jù)，然后使用電腦把波形合關(guān)起來做評估。即使兩臺示波器型號一模一樣，這種同步仍會耗費很長時間，而如果使用的是不同的示波器型號，那么問題會更多。

在數(shù)字通道方面，事實證明，數(shù)目減少與數(shù)目增多同樣重要。在某些情況下，許多工程師有很大的挫敗感，因為他們被迫購買16條數(shù)字通道，而實際上只需要8條數(shù)字通道。在我們的研究中，大約75%的受訪者聲稱，他們想要的數(shù)字通道數(shù)量并不是16條，有的人想要更多，有的人想要更少。

對嵌入式系統(tǒng)設(shè)計人員來說，在示波器諸多特點中，靈活性要比通道數(shù)量更為重要。我們的研究發(fā)現(xiàn)，79%的嵌入式工程師希望示波器“面向未來需求”，擁有多種功能，可以滿足面臨巨大壓力的設(shè)計團隊的各種需求。

在我們與嵌入式設(shè)計人員討論在哪個階段需要更多的通道和更高的靈活性時，最常見的回答是在系統(tǒng)級調(diào)試期間。在多個子系統(tǒng)開始融匯在一起時，多個處理器、多個電源、多條串行總線和多個I/O設(shè)備，這時候系統(tǒng)級查看能力就會變得至關(guān)重要。在采用示波器的傳統(tǒng)調(diào)試方式中，工程師要多次使用2通道或4通道捕獲數(shù)據(jù)，向回追溯信號路徑，找到問題的根本原因。當(dāng)今許多系統(tǒng)要處理來自多個傳感器的輸入，驅(qū)動多個促動器，同時通過多條總線通信，傳統(tǒng)調(diào)試方式可能會遇到很多問題。這些嵌入式計算系統(tǒng)包括傳感器、加速器、處理能力和通信，在不斷發(fā)展壯大的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)中構(gòu)成分布式智能設(shè)備。

我們研究發(fā)現(xiàn)，嵌入式工程師的另一個痛點源自當(dāng)今系統(tǒng)中電源數(shù)量的激增。為優(yōu)化功耗、性能和速度，即使相對簡單的系統(tǒng)可能也會有一個12 V整體供電裝置、多個5 V電源、一個3.3 V電源及一個1.8 V電源。檢驗和調(diào)試這些電源的開機和關(guān)機順序，特別是相對于電路板上其他控制信號或狀態(tài)信號的關(guān)系，要求更多的通道和更多的測試。

某些有創(chuàng)造力的工程師報告稱，他們使用數(shù)字MSO通道上的可變閾值檢驗電源順序。在這種情況下，他們把數(shù)字通道的閾值設(shè)置成略低于電源的標(biāo)稱電壓，使用這種設(shè)置生成電源、復(fù)位線路、中斷、狀態(tài)線路等的“時序圖”。這種方法有一個明顯缺陷，即電源是用二進制波形表示的，忽略了信號的模擬特點。大多數(shù)工程師更愿意使用模擬通道執(zhí)行這種測試和調(diào)試。

對許多應(yīng)用來說，4條模擬通道/16條數(shù)字通道的傳統(tǒng)配置可能就足夠了。但如果遇到新問題，而且我們肯定會遇到新問題，那么最好還是知道現(xiàn)在終于有了一些其他方案可供選擇。