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1、实 验 报 告课程名称： 电信测试仪器原理及应用 实验项目： 逻辑分析仪 实 验 室： 移动通信实验室 姓 名： 李* 李* 李* 梁* 刘* 学 号： 07 08 09 10 11 专业班级： 电信 *-* 实验时间： 2015.5.16 实验成绩评阅教师逻 辑 分 析 仪一 实验目的1熟练LAB6000系列逻辑分析仪功能和操作。2学习测试USB信号电路方法。3学习测试74HC164 8位串入、并出移位寄存器方法。4学习测试74HC138 3-8译码器电路方法。5学习测试74HC574 D触发器电路方法。6学习测试74HC02或非门电路方法。7学习测试74LS244 缓冲器电路方法。二 实验
2、仪器1LAB6000系列逻辑分析仪一台2USB口连接模块一块374HC164 8位串入、并出移位寄存器一块474HC138 3-8译码器测试电路一块574HC574 D触发器测试电路一块674HC02或非门测试电路一块774LS244 缓冲器测试电路一块8计算机（PC机）一台三 基本原理3.1 逻辑分析仪原理及分类1逻辑分析仪简介逻辑分析仪是分析数字系统逻辑关系的仪器，逻辑分析仪是属于数据域测试仪器中的一种总线分析仪，即以总线（多线）概念为基础，同时对多条数据线上的数据流进行观察和测试的仪器，这种仪器对复杂的数字系统的测试和分析十分有效。逻辑分析仪是利用时钟从测试设备上采集和显示数字信号的仪器
3、，最主要作用在于时序判定。由于逻辑分析仪不像示波器那样有许多电压等级，通常只显示两个电压（逻辑1和0），因此设定了参考电压后，逻辑分析仪将被测信号通过比较器进行判定，高于参考电压者为High,低于参考电压者为Low，在High与 Low之间形成数字波形。2逻辑分析仪的组成及原理逻辑分析仪的工作过程就是数据采集、存储、触发、显示的过程，由于它采用数字存储技术，可将数据采集工作和显示工作分开进行，也可同时进行，必要时，对存储的数据可以反复进行显示，以利于对问题的分析和研究。图3-1逻辑分析仪原理框图将被测系统接入逻辑分析仪，使用逻辑分析仪的探头（逻辑分析仪的探头是将若干个探极集中起来，其触针细小，
4、以便于探测高密度集成电路）监测被测系统的数据流，形成并行数据送至比较器，输入信号在比较器中与外部设定的门限电平进行比较，大于门限电平值的信号在相应的线上输出高电平，反之输出低电平时对输入波形进行整形。经比较整形后的信号送至采样器，在时钟脉冲控制下进行采样。被采样的信号按顺序存储在存储器中。采样信息以“先进先出”的原则组织在存储器中，得到显示命令后，按照先后顺序逐一读出信息，按设定的显示方式进行被测量的显示。3逻辑分析仪的分类逻辑分析仪分为两大类：逻辑状态分析仪（Logic State Analyzer,简称LSA）和逻辑定时分析仪（Logic Timing Analyzer）。这两类分析仪的基
5、本结构是相似的，主要区别表现在显示方式和定时方式上。逻辑状态分析仪用字符0、1或助记符显示被检测的逻辑状态，显示直观，可以从大量数码中迅速发现错码，便于进行功能分析。逻辑状态分析仪用来对系统进行实时状态分析，检查在系统时钟作用下总线上的信息状态。它的内部没有时钟发生器，用被测系统时钟来控制记录，与被测系统同步工作，主要用来分析数字系统的软件，是跟踪、调试程序、分析软件故障的有力工具。逻辑定时分析仪用来考察两个系统时钟之间的数字信号的传输情况和时间关系，它的内部装有时钟发生器。在内时钟控制下记录数据，与被测系统异步工作，主要用于数字设备硬件的分析、调试和维修。4逻辑分析仪的显示方式逻辑分析仪将被
6、测数据信号用数字形式写入存储器后，可以根据需要通过控制电路将内存中的全部或部分数据稳定的显示在屏幕上。通常有以下几种显示方式。(1) 定时显示定时显示是以逻辑电平表示的波形图的形式将存储器中的内容显示在屏幕上，显示的是一串经过整形后类似方波的波形，高电平代表“1”，低电平代表“0”。由于显示的波形不是实际波形，所以也称“伪波形”。(2) 状态表显示状态表显示是以各种数值如二进制、八进制、十进制、十六进制的形式将存储器中内容显示在屏幕上。(3) 图解显示图解显示是将屏幕的X方向作为时间轴，将Y方向作为数据轴进行显示的一种方式。将欲显示的数字量通过D/A变换器转变成模拟量，将此模拟量按照存储器中取
7、出的数字量的先后顺序显示在屏幕上形成一个图像的点阵。3.2 LAB6000系列逻辑分析仪1LAB6000系列逻辑分析仪简介LAB6000系列逻辑分析仪是一款紧凑、快速调试数字电路设计强有力的便携式逻辑分析仪；高速的USB2.0接口、高端的FPGA、强大的ARM处理器等组成的嵌入式系统全方位智能控制；高速、高效、高性能，帮你轻松搞定问题。图3-2 LAB6000系列逻辑分析仪LAB6000系列逻辑分析仪实现了业界领先的高带宽、大容量的高速采集技术，采样率从200M到500M不等，32通道每通道容量最高达16M；功能灵活强大，集逻辑分析仪、总线分析仪、协议分析仪、频率计、逻辑笔等多种测量开发仪器之
8、大成于一身，适用于各种数字电路的开发、测量、分析和调试工作，还为方便某些特殊的用户提供定制插件服务，是电子研发、电子测量工程师、高校师生的科研开发和教学的得力助手。2LAB6000系列的功能特点采样率高达500MHz，且允许灵活设置，满足最广泛的数字信号调试需求（采样率越高就能越准确的分析信号时序）。大存储深度，于存储容量高达512Mbits，且支持数据压缩存储（Timing、State、Timing-State），意义在于可根据被测信号的不同灵活设置，进而记录更长时间波形。丰富的逻辑通道，集成32个逻辑通道，同时使用时，仍可达到500MHz实时采样（市场上的部分产品采用分时采样，导致多通道同
9、时使用时采样率下降，难以精确分析多路高速信号）。强大的触发功能，支持立即触发、边沿触发、电平触发、数据触发、组合触发、延时触发、数据次数触发、协议触发、高级触发和可视触发，精确捕获感兴趣每种逻辑信号。触发电压精确可调，门限电压可精确调节，调节灵敏度为0.01V(支持人工设置和自动调节)，可满足各种电平幅值数字信号的精密分析需求(高于门限电压就被识别成高电平，否则就被判定为低电平)。强大的协议分析、解码功能，强大的总线分析功能，轻松调试USB、CAN、SPI、CF卡等40余种总线，且协议数据可导出为CSV文件，方便第三方软件分析或存档。多种参数测量统计功能，通过添加标签（带自动吸附功能），可轻松
10、测量和统计任意两点之间的时间，频率，脉冲数量，占空比，脉宽等参数，支持波形任意缩放和脉宽信息自动提示功能。波形搜索功能，强大的数据搜索功能，帮您快速定位出感兴趣数据的位置所在。四 实验过程及结果4.1 USB口连接模块1USB简介自1998年由Compaq、Intel、Microsoft、NEC等公司制定USB总线以来，已经经历了USB1.1、USB2.0、USBOTG等几代，发展到现在最新的USB3.0。USB总线以其方便、快速、稳定、即插即用等优点，迅速受到人们的欢迎和喜爱。一直以来测量USB信号都需要专用的分析仪（如：USBAnalyst-I分析仪等），现在广州致远电子有限公司在LAB6
11、000系列高性能逻辑分析仪上增加了USB分析插件，可以直接使用LAB6000系列高性能逻辑分析仪来进行USB协议FS和LS的数据分析。图4-1 USB接口和测试链接方式2测试结果图4-2 USB口测试结果4.2 74HC164 8位串入、并出移位寄存器174HC164电路板测试电路板上的CH2CH11分别连接的是74HC164的CP（CLK）、DSB（DATA）、Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7。用仪器探头测量这几路信号，为了显示出完整的信号周期，建议采样频率为1MHz。图4-3 74HC164及电路板2测试结果图4-4 74HC164电路测试结果4.3 74HC138 3-8译
12、码器电路174HC138测试电路用仪器探头同时测量输入端口A0、A1、A2，译码输出端口Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7，使用默认采样频率即可。图4-5 74HC138电路2测试结果图4-6 74HC138电路测试结果4.4 74HC574 D触发器电路174HC574电路这里仅使用8路D触发器中的一路（D0和Q0），用仪器探头同时测量输入端口OE（片选）、CP（触发信号）、D0（数据），输出端口Q0，使用默认采样频率即可。图4-7 74HC574电路2测试结果图4-8 74HC574电路测试结果4.5 74HC02或非门电路174HC02电路这里仅使用4路或非门中的一路（1A、
13、1B和1Y），用仪器探头同时测量输入端口1A、1B，输出端口1Y，使用默认采样频率即可.图4-9 74HC02电路2测试结果图4-10 74HC02电路测试结果4.6 74LS244 缓冲器电路174LS244电路这里仅使用8路缓冲器中的一路（1A1和1Y1），用仪器探头同时测量输入端口1G（片选）、1A1（数据），输出端口1Y1，使用默认采样频率即可。图4-11 74LS244电路2测试电路图4-12 74LS244电路测试结果五 实验结果分析1USB口连接模块通用串行总线（英语：Universal Serial Bus，缩写：USB）是连接计算机系统与外部设备的一种串口总线标准，也是一种输
14、入输出接口的技术规范，被广泛地应用于个人电脑和移动设备等信息通讯产品，并扩展至摄影器材、数字电视（机顶盒）、游戏机等其它相关领域。实验中利用LAB6000系列逻辑分析仪测试USB2.0的逻辑，从计算机输出的波形图可以看出USB在同步信号时，D+和D-分别传送相反的逻辑，USB在积分信号时，D+和D-分别传送相反的逻辑。274HC164 8位串入、并出移位寄存器利用LAB600系列逻辑分析仪分析74HC164 8位串入、并出移位寄存器的逻辑，时钟每次由低变高时，数据右移一位，输入到第0位， 第0位是两个数据输入端的逻辑与，它将上升时钟沿之前保持一个建立时间的长度。主复位输入端上的一个低电平将使其
15、它所有输入端都无效，同时非同步地清除寄存器，强制所有的输出为低电平。没有复位信号时，数据从串口输入，每到来一个时钟脉冲，数据右移一位，8个时钟脉冲后，8位数据从输出口输出。374HC138 3-8译码器电路74HC138译码器可接受3位二进制数据输入，并当使能时，提供8个的低有效输出。74HC138输入端输入3位高低电平，74HC138把3位高低电平译码，变成8位相对应的高低电平，通过输出端输出。474HC574 D触发器电路当时钟CP为零时候，输出始终为1，当时钟CP=1时候输出和输入一样（和D一样），也就是保持单端输入的状态。574HC02或非门电路74HC02或非门逻辑测试，输入端输入0或1，先作一次或者多次“或”运算后再做一次“非”运算，有1出0，全0出1。674LS2
