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解決嵌入式系統信號調試的五個階段難題

2020-06-12 10:08:25 來源:泰克科技
示波器是工程師必備工具,用來幫助工程師快速發現問題和解決問題。近幾年,伴隨測試信號頻率越來越快,需要調試的信號類型越來越多,嵌入式系統結構越來越復雜的趨勢,作為工程師的調試伙伴,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試工作習慣后,可以總結出一套完整的調試工作流程,讓我們一起看一看如何充分利用新一代示波器對復雜嵌入式系統進行快速,準確,高效的調試。


第一階段:測試準備

選擇正確的示波器與探頭,不僅僅是嵌入式信號調試的第一步也是進行所有測試的第一步。大部分情況下,測試信號并非直接導入示波器,而是通過探頭來連接。示波器的選擇,要根據測試信號的速率、幅值、波形等特點選擇您測試所需的帶寬、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試的保證。首先,通過選擇不同類型的探頭擴展系統測試信號類型,如電壓、電流、邏輯信號、光電信號、射頻信號等等;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,從而實現信號測試點的輕松連接;第三,信號保真度。探頭接入被測電路,會對原始電路有一定程度的影響,所以對于某些測試電路需要特定的阻抗配合。如高頻信號一般要求50歐姆阻抗,視頻信號要求75歐姆阻抗,很多的電源信號需要高達幾M甚至幾十M的高阻才能實現準確測試。


第二階段:發現異常

什么樣的信號稱之為異常?幅值異常、脈寬異常、有毛刺等等,總而言之區別于正常信號的都可以稱為異常信號!不定時的出現異常信號更是給工程師的測試工作雪上加霜。
在受訪的工程師中,90%的人表示,在使用示波器進行信號調試時,捕獲異常信號是最難的,尤其是偶發的異常信號,他們希望示波器廠家能針對性設計功能幫忙解決這個問題。

泰克新一代示波器的兩個功能可以快速發現異常信號。第一“Fast Acquision”快速捕獲功能。這個功能可以使示波器波形捕獲率能大大提升,最高實現捕獲50萬次波形/秒,發現快速異常信號概率提升100倍。以下是測試對比圖。


    
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痕跡,保持時間可以用戶自定義,最長可以是無限時間。除了留下痕跡,還有一個好處,圖形可以進行色溫區別顯示,暖色調如紅色是說明該區域波形重復次數多,冷色調如藍色代表的是該區域波形出現次數少,輕松分辨異常及正常信號。

無線余暉,一鍵開啟,無需設定觸發條件,余暉保持時間自定義,最長可以無窮大時間保持,解放工程師雙手,輕松查看和測量異常信號波形特征。

第三階段:捕獲異常

不同的測試場景都有不同特征的信號需要捕獲,特殊異常信號捕獲需求變得越來越多,這就需要工程師有足夠的經驗設定不同的觸發方法,捕獲自己想要的信號。

示波器的高級觸發功能,可以幫助工程師實現設定不同觸發方式捕獲異常信號。泰克示波器不斷增強觸發功能以滿足信號捕獲需求。 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種觸發方式(包含14個是數字通道及總線觸發)滿足日常信號捕獲的需求。

觸發得到異常信號,如何捕獲?捕獲能力又是對示波器的一大考驗。示波器的記錄長度及分段存儲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,可實現對信號高采樣長時間的連續捕獲。

推薦兩個捕獲信號非常有用的功能:欠幅觸發,分段存儲。

欠幅觸發。幅值異常,慣用的邊沿觸發功能能解決一些問題,但是對于某些隱藏在連續的幾個脈沖里的幅值異常信號就非常困難(因為正常信號符合邊沿觸發條件)。“欠幅觸發”,它是針對幅值異常的信號設定的,可以設定高低兩條電平線,只要幅值在兩條線之間就能觸發,大大準確定位了需要的波形,當然這個觸發條件還支持對脈沖設定符合的條件,可以更靈活的捕獲特定波形。 這個功能很大程度應用在邏輯信號調試,因為邏輯信號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誤,是真正混合信號調試的利器。

   
分段存儲。長記錄長度,好處非常明顯,同樣的采樣率可以連續捕獲更長時間波形,或者同樣的波形時間,可以設置更高采樣率采集。“分段存儲”最大化利用記錄長度,可以連續捕獲滿足觸發條件多個波形,從而進行分析異常信號出現的周期,是否每次信號特征都相同,支持高達5萬次波形采集。
     
第四階段:搜索信號
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、幾十個周期的信號,所以花費幾分鐘也就可以分析完成,但是現在示波器記錄長度提升了幾萬倍,也就意味著可能會一次性捕獲幾萬個周期的波形,工程師一次捕獲可能需要花費半個小時或者更長時間用于查找自己需要的波形。效率低,浪費工程師的時間。
大家都知道上網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,觸發后捕獲一段時間的波形,可以通到“搜索”設置條件,快速定位和標識滿足條件的波形位置,這樣就可以針對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幾千上萬的波形,是非常辛苦的,且非常容易導致人為的漏失。 分析信號耗費時間長。提供波形列表,能幫助進行分析信號出現的周期,從而得到信號出現的規律,如串擾等。


第五階段:信號分析
示波器都具有基本的測量功能,可以幫忙用戶進行快速的自動測試,如基本的幅值,頻率,周期等參數。但是現在因為信號越來越復雜,很多工程師希望能實現信號自定義測試,如指定波形位置測量,測量不僅只了解參數還希望能了解多周期的變化趨勢,分布等信息。
示波器可以提供更加高級的自動測量功能,支持多達36種自動測試參數。并且支持測試項目的趨勢圖測試和直方圖顯示。



支持Gate 選通功能,用戶可以通過光標自行指定自動測試波形的區域,實現靈活測量。測試項目支持趨勢圖顯示,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,準確,靈活的進行深度分析。



支持光標測試,用戶客戶指定對屏幕不同波形之間在幅值和時間的相關測試。

示波器也支持很多高級分析功能,如電源分析軟件、抖動及高級眼圖功能測試,高速信號如以太網、USB、DDR、MIPI等一致性測試。

隨著科技的進步,新技術被廣泛應用,對測試儀器行業提出了新的挑戰。作為最傳統的測試系統示波器也必須與時俱進,為出現在嵌入式系統調試的五個階段:測試準備,發現異常,捕獲異常,搜索信號,分析信號的難題,推出高效的,有針對性的功能,輕松解決調試過程中的各種挑戰,實現更快,更準,更可靠的調試。

關于泰克科技

泰克公司總部位于美國俄勒岡州畢佛頓市,致力提供創新、精確、操作簡便的測試、測量和監測解決方案,解決各種問題,釋放洞察力,推動創新能力。70多年來,泰克一直走在數字時代前沿。歡迎加入我們的創新之旅,敬請登錄:tek.com.cn


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