利用普通數(shù)字存儲(chǔ)示波器排除嵌入式系統(tǒng)數(shù)字類故障

一種最通用的觸發(fā)特性

脈寬觸發(fā)最近已從高檔實(shí)驗(yàn)室儀器移植到普通DSO中，這種設(shè)置可在輸入信號(hào)脈寬處于下列情況時(shí)使示波器觸發(fā)：
小于指定時(shí)間大于指定時(shí)間
等于指定時(shí)間（在標(biāo)稱誤差范圍內(nèi)）
不等于指定時(shí)間（在標(biāo)稱誤差范圍內(nèi)）
“小于”脈寬觸發(fā)是在總線或器件輸出端發(fā)現(xiàn)可疑瞬時(shí)脈沖的最快方法之一。當(dāng)串?dāng)_或時(shí)序引起的短暫瞬時(shí)脈沖選通器件的輸出使能或片選輸入端時(shí)，將帶來間歇性問題，使器件在錯(cuò)誤的時(shí)刻把數(shù)據(jù)送到總線上，從而導(dǎo)致不可預(yù)見的結(jié)果?！靶∮凇庇|發(fā)檢測的脈沖比用戶指定的寬度要短，使示波器能捕捉到探針輸入端出現(xiàn)的所有信號(hào)。這種方法得到的不僅是瞬時(shí)現(xiàn)象本身，而且還有輸出使能及數(shù)據(jù)總線所產(chǎn)生的結(jié)果。

“大于”觸發(fā)有助于發(fā)現(xiàn)一些“被卡住”（stuck）的數(shù)據(jù)或經(jīng)過處理后沒有回到缺省狀態(tài)的其它信號(hào)，當(dāng)脈沖下降沿未發(fā)生在指定時(shí)間時(shí)使示波器觸發(fā)。例如一個(gè)數(shù)據(jù)總線輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換到“1”以響應(yīng)輸出使能動(dòng)作，之后并沒有再轉(zhuǎn)變?yōu)樾聽顟B(tài)，這可能是由于輸出使能信號(hào)本身不準(zhǔn)確、被驅(qū)動(dòng)器件三態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間太長或者數(shù)據(jù)總線下一數(shù)值沒有出現(xiàn)等多種原因造成，“大于”觸發(fā)就能發(fā)現(xiàn)這種錯(cuò)誤，重現(xiàn)所有示波器連接通道上會(huì)產(chǎn)生影響的信號(hào)，再通過一些檢查，就可以發(fā)現(xiàn)到底是什么原因造成的問題。這里的時(shí)間范圍和其它脈寬觸發(fā)設(shè)置一樣，從幾十納秒到幾秒，可提供充足的時(shí)間以確保測量的真正是被“卡住”的信號(hào)而不延遲信號(hào)。

“等于”觸發(fā)在觸發(fā)信號(hào)（如輸出使能）受到瞬態(tài)信號(hào)或噪聲干擾而引起示波器偽觸發(fā)時(shí)，提供一種替代電壓門限觸發(fā)的方法。用基本嵌入式微處理器可以說明這種情況。大多數(shù)這類器件包括一個(gè)外部總線，使處理器能對(duì)內(nèi)置存儲(chǔ)器或外圍接口進(jìn)行擴(kuò)展，通常該總線允許由外圍電路控制與處理器之間數(shù)據(jù)傳送的時(shí)序。處理器先給出一個(gè)地址，然后發(fā)送地址選通，被選到的外圍電路最后發(fā)出“收到”信號(hào)確認(rèn)收到了處理器的指令。該過程需要的時(shí)鐘延遲是已知的（一般可由用戶指定），具體電路各有不同。

知道這個(gè)延遲時(shí)間是區(qū)別各外圍電路及檢查測試點(diǎn)響應(yīng)活動(dòng)的關(guān)鍵。方法很簡單，把地址選通作為觸發(fā)并將脈寬觸發(fā)時(shí)間設(shè)置為與具體外設(shè)時(shí)鐘延遲數(shù)相等，地址選通上升沿啟動(dòng)倒計(jì)時(shí)開始，觸發(fā)電路等待一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間，然后示波器將觸發(fā)并探測測試點(diǎn)上的信號(hào)情況。根據(jù)定義，這就是外設(shè)在總線上活動(dòng)的時(shí)間，因此“等于”脈寬觸發(fā)使示波器在一定程度上可承擔(dān)邏輯分析儀的工作。

用內(nèi)置計(jì)數(shù)器進(jìn)行頻率測量

自動(dòng)頻率測量幾乎從一開始就是DSO的功能之一，一般來講檢查被采集波形的第一個(gè)周期就可以得到。這是測量一次性事件很有用的工具，但它不能得出連續(xù)的高精度波形平均頻率值。

頻率測量的另一個(gè)方法就是常見的頻率計(jì)數(shù)器所使用的，這類頻率計(jì)一般都找得到且通常比較便宜。利用觸發(fā)信號(hào)作為平均頻率讀數(shù)的源信號(hào)也能在DSO中實(shí)現(xiàn)該方法，這是當(dāng)前低檔DSO的一個(gè)新特性。頻率計(jì)數(shù)器采用多種不同方式來測量，最常用且最簡單的方法是固定式頻率計(jì)數(shù)器，它在一固定時(shí)間內(nèi)計(jì)算輸入周期的數(shù)量（顯示計(jì)數(shù)）；或者是固定式周期計(jì)數(shù)器，計(jì)算一個(gè)周期所用的時(shí)間數(shù)（顯示計(jì)數(shù)的倒數(shù)）。兩種方法在計(jì)數(shù)量大時(shí)精度很好，在計(jì)數(shù)量低時(shí)精度較差。一個(gè)類似的方法是把測量間隔分成兩半，前一半計(jì)算時(shí)間和激勵(lì)數(shù)，一旦達(dá)到一半的點(diǎn)數(shù)，則當(dāng)輸入發(fā)生轉(zhuǎn)換（與測量開始時(shí)轉(zhuǎn)換的極性相同）即終止測量。這種方法在極端情況下無法達(dá)到最高精度，但一般精度都在最高精度的1/2，為有效觸發(fā)事件提供穩(wěn)定易讀的頻率顯示（精確到6位數(shù)）。由于任何一個(gè)事件（在合理幅度范圍內(nèi)）實(shí)質(zhì)上都可作為觸發(fā)事件，所以這里的“讀數(shù)”實(shí)際上就是一個(gè)通用頻率計(jì)數(shù)器。

對(duì)嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行故障檢測時(shí)，經(jīng)常還必須要檢查各種局部時(shí)鐘信號(hào)的頻率，包括主晶振。此時(shí)示波器觸發(fā)計(jì)數(shù)器即可提供一個(gè)快速內(nèi)部解決方案，其測量比在波形基礎(chǔ)上的自動(dòng)頻率測量更加準(zhǔn)確，而且無需為頻率計(jì)數(shù)單獨(dú)設(shè)一個(gè)儀器。

計(jì)數(shù)器還有助于尋找串?dāng)_和噪聲源。例如計(jì)數(shù)器發(fā)現(xiàn)總線上一個(gè)噪聲信號(hào)頻率是100kHz，那么可能是開關(guān)電源部分的串?dāng)_或接地有問題；同樣，如果噪聲信號(hào)頻率是主時(shí)鐘的1/2，問題就可能出在旁邊總線發(fā)出的串?dāng)_。因?yàn)閷?shí)際上信號(hào)源可以是任何觸發(fā)信號(hào)，所以計(jì)數(shù)器可測量任何條件觸發(fā)事件的頻率，并不僅僅是每個(gè)周期出現(xiàn)一次的電壓觸發(fā)，如將計(jì)數(shù)器與脈寬觸發(fā)結(jié)合，還可以確定發(fā)生在連續(xù)脈沖內(nèi)特定脈寬的頻率。

彩色波形顯示器

彩色液晶顯示器以前僅在高檔實(shí)驗(yàn)儀器中才會(huì)有，但現(xiàn)在也可見于一些普通的DSO.彩色給顯示器多增加了一層信息，使這種儀器在作檢測時(shí)比以前更加容易。
波形只不過是屏幕上的一條線，以顏色表示能帶來什么樣的好處呢？主要是在觀察多條波形線時(shí)彩色能看得更清楚，每條線都采用不同的顏色。這種彩色編碼方法還沿用到示波器前面板上，例如黃色旋鈕控制黃色波，通過黃色探針連接進(jìn)來，它還可以一路延長到探頭，甚至到被測電路上，用不同的顏色標(biāo)出測試點(diǎn)。另外，在疊加兩個(gè)波形比較區(qū)別時(shí)彩色也很有用，一些顏色在調(diào)光照明條件下還會(huì)更加清晰。
彩色示波器可以提高生產(chǎn)率，簡單地講就是應(yīng)用簡單，能減少很多細(xì)小的人為錯(cuò)誤，而這種小錯(cuò)誤常常要花幾個(gè)小時(shí)才能解決。