逻辑分析仪调试原理和应用教程之一-----逻辑分析仪能干什么

51kingst · 发表于 2014-10-13 16:02:17

本帖最后由 51kingst 于 2014-10-13 18:19 编辑

金沙滩工作室：逻辑分析仪调试单片机、ARM、FPGA数字系统之一 -- 逻辑分析仪能干什么 PDF版本地址：

逻辑分析仪调试单片机、ARM、FPGA数字信号的原理和作用.pdf (565.37 KB)

2014-10-13 14:25 上传

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逻辑分析仪调试单片机、ARM、FPGA数字信号的原理和作用

      优酷视频地址：http://v.youku.com/v_show/id_XODAyNTY2NDI0.html
   优酷地址的可能不够清晰，提供百度网盘下载地址：http://pan.baidu.com/s/1gdy3891
      一、逻辑分析仪的作用

      我们要用逻辑分析仪分析单片机、ARM和FPGA的数字信号波形，首先使用逻辑分析仪抓出来这些引脚输出的波形。如何使用逻辑分析仪抓波形将会在后续介绍，这节课先让大家了解一下逻辑分析仪可以哪些强大的测量功能。

      1、测量脉冲宽度、PWM占空比、信号频率
      有的时候，我们想看看我们的单片机输出的脉冲宽度是多少，抓到波形后，逻辑分析仪的软件一般有两种方式可以实现对脉宽的测量。
方式一：把鼠标放在波形处，直接通过信息栏读出。如下图所示，鼠标放在波形的高脉冲部分，在右侧的信息栏就显示高脉冲宽度：1.005005ms，高低脉冲一个周期宽度：2.0089ms，占空比：50.0276%，频率：497.78

方式二：使用时间标签进行一段波形的时间宽度，通过时间宽度计算得出脉冲宽度、占空比、频率等信息。使用时间标签的优势是可以一次性测量很多脉冲的总时间宽度，如下图所示。通过鼠标点击右侧的T1、T2、T3时间标签，可以直接放到波形上，右侧会直接显示T1、T2、T3时间标签当前所在位置的时刻，以及他们之间的时间差值。T1-T2的时间差值是：2.0089ms，T2-T3的时间差值是：4.01672ms，T1-T3的时间差值是：6.02562ms。

      通过逻辑分析仪是不是可以显而易见的把MCU的引脚波形信息观察出来，当然，这些如果使用示波器也都可以测量，不过逻辑分析仪可以测量更长时间，下面来一个绝大多数示波器做不到的功能讲解。

      2、标准协议解码器
      逻辑分析仪一个重要的功能就是协议数据解析。我们刚才测脉宽、占空比那些，都是停留在原始信号位级别上，我们经常调试标准通信的帧数据和包数据，在通信过程中发现通信有故障或者问题，要查找问题的时候，这个时候逻辑分析仪就派上大用场了。比如我们调试串口通信，如果用示波器一般只能显示出波形来，要自己根据波形一个一个计算，而且如果一次收发很多个字节，要一个一个写下来可累死了，这个时候逻辑分析仪的优势就体现出来了，如下图波形解析数据所示。这是一个9600波特率的串口通信数据帧，直接将十六进制显示出来，这样就可以通过数据判断，自己发送数据和接收数据哪里出的问题。

简单解释一下，串口通信左边是低位，右边高位，1位起始位，8位数据位，1位停止位。大家可以在波形上看出，带白点的位置都是数据位，不带白点的要么是起始位，要么是停止位，或者是字节中间的时间间隙，你还需要趴在示波器面前一位一位的数吗？
再来看看IIC的数据解析波形，绿点表示起始位，红点表示结束位，0x90是器件地址，后续为数据，有了逻辑分析仪，读写EEPROM还用愁吗？

最后看看SPI协议数据波形，通道0和通道1分别是MISO和MOSI，通道2是CLK，通道3是EABLE，数据直接可以得出，SPI通信读写了什么数据，一目了然，对于调试程序，解密数据是不是很有用呢？

如果你觉得上边图形显示数据是经典之作，那下边的就是神来之笔，如下图，可以直接把波形上抓到的所有的十六进制数据导出，以表格的形式显示在我们面前，对于大数据帧，非常方便。当前的时间，数据包，数据等信息，一目了然。

   截止到2014年10月，jiankun逻辑分析仪LAX016系列的可以支持10种协议，后续软件上协议也会不断添加，当前支持的协议种类有：UART(232/485/422)、I2C、SPI、CAN、DMX512、I2S/PCM、Manchester、1-Wire、Simple Parallel、UNI/O。后续我们会陆续添加一些协议解码器插件，除此之外，你如果会C++语言，熟悉VS2010软件，我们也提供了二次开发协议插件的说明文档和接口，你可以根据说明书自己做协议插件。SDK的下载地址是：http://www.kingst.org/download?fl=JkiAnalyzerSDK.zip

   3、原始数据导出
      有时候测量的是标准协议，但是有时候测量的是大量的原始波形，这些波形数据可以导出提供给一些第三方软件进行计算，比如matlab，当然也可以通过这个数据查找波形变化在哪一时刻。任何一个通道发生变化就保存一次当前时刻以及所有通道的状态值

      4、PWM方波发生器
      在某些场合我们需要一个方波发生器的时候，像我们的LAX016系列逻辑分析仪就自带了两路PWM信号发生器，我们可以通过设置让他输出方波信号，方便我们调试一些程序功能。

      5、扩展功能
      逻辑分析仪采集到的是原始波形，至于想要什么功能，可以根据波形自己来改进上位机软件就可以了，因此功能可扩展性很强，比如后续增加脉冲计数器，频率计等功能，都是可以的。

   二、什么是逻辑分析仪

   1、基础知识

      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，最主要作用在于时序判定和分析。逻辑分析仪不像示波器那样有许多电压等级，而是只显示两个电压（逻辑1和0）。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，高于参考电压者为逻辑1，低于参考电压者为逻辑0，在1与0之间形成数字波形。在针对单片机、ARM、FPGA、DSP等数字系统的测量测试时，相比于示波器，逻辑分析仪可以提供更佳的时序精确度、更复杂的逻辑分析手段以及大得多的数据采集量。
例如：一个待测信号使用1MHz采样率的逻辑分析仪进行采样，当参考电压设定为1.5V时，逻辑分析仪每隔1us将当前电压与1.5V相比较，超过1.5V判定为高电平（逻辑1），低于1.5V判定为低电平（逻辑0），从而生成一个采样点，然后将所采集到的采样点（逻辑1和0）用直线连接成一个波形，用户便可以从中观察和分析实际信号的时序、逻辑错误、相互关系等等。
      逻辑分析仪采样原理示意图如下：

      三、逻辑分析仪参数介绍

      1、采样频率：每秒采集信号的次数
      逻辑分析仪的采样率可以理解成时间分辨率分之一。比如用1M的采样率，那时间分辨率就是1us，用500M采样率的时间分辨率就是2ns。通常情况下，逻辑分析仪的采样率是信号频率的5倍以上才能正常还原信号，要10倍以上才能比较好的还原信号。
逻辑分析仪的采样原理前边讲过了，那么用10M采样率采集1M方波的话，一个周期点10个点。而1个方波有高低脉冲两部分组成，所以一个脉冲采样的点数是5次，因此这个脉冲宽度所存在的最大脉宽误差就是20%，实际脉冲宽度 = 测量脉冲宽度*(0.8~1.2)，这个都是有可能的。这里就可以看出，采样率越高，脉冲宽度误差就越小，测量精度就越高，用100M采样1M的话，脉冲宽度误差就是2%了。不过即使脉冲宽度有误差，也关系不大，因为逻辑分析仪的用途，往往是看时序，对脉冲宽度那点误差，大多情况下是可以忽略，只是大家要明白这个脉宽误差是必然存在的。
因此我们在购买逻辑分析仪以及使用逻辑分析仪的时候，首先要选的第一个指标就是采样率。如果采集9600波特率的UART通信，1M的采样率就可以采集的十分精准，但是如果采集STM32F103的18M的SPI通信，需要最低是100M采样率的分析仪，并且脉宽误差还会比较大，如果希望观察到的波形精度高一些就得选用200M采样率或者500M采样率的分析仪。

      2、存储深度：保存所采集到的点的个数
      刚才讲采样率1M的话，也就是说1秒钟可以采集1M个点，这些点就保存在了我们的存储器中，一共可以保存多少个呢？这个参数就是我们的存储深度。换个角度讲，采样率决定了采样精度，而采样率固定的情况下，存储深度决定了可以存储的信号的时间。存储时间=存储深度/采样率。

      3、健坤逻辑分析仪产品参数
      本系列产品包含LA1016、LA2016、LA5016三款产品：

      四、联系我们
   感谢您选择我们的产品，如使用过程中遇到任何疑问或故障，欢迎通过下列方式联系我们，我们将竭诚为您服务。
   Tel：13780615696
      Web：http://www.kingst.org
      E-mail：51kingst@163.com
      QQ：415942827
      淘宝：http://kstmcu.taobao.com

51kingst · 发表于 2014-10-13 16:02:38

大家有什么问题，可以直接留言，我会尽快在帖子中给与回复。

kinsno · 发表于 2014-10-13 16:08:25

51kingst 发表于 2014-10-13 16:02
大家有什么问题，可以直接留言，我会尽快在帖子中给与回复。

1、我一般主要搞搞电机,偶尔搞搞UART的破解,电机的PWM频率一般在5M以下,选哪款比较合适呢?
2、这个PWM是否能还原出过冲，还原出上升时间或下降时间呢？
3、输出波形，最高能输出多少频率，可以输出哪些波形？方波，正弦波，剧齿波，还是任意波？

51kingst · 发表于 2014-10-13 16:20:46

kinsno 发表于 2014-10-13 16:08
1、我一般主要搞搞电机,偶尔搞搞UART的破解,电机的PWM频率一般在5M以下,选哪款比较合适呢?
2、这个PWM是 ...

UART通信和电机频率5M以下，选100M就足够，不过LA2016是我们的主打，我们定价相对便宜，性价比高一些，是推荐的一款。电机的PWM测量得注意一个问题，由于电机干扰比较严重，有可能带电机继电器这种东西测量会有干扰脉冲，我不确定。如果去掉电机测量肯定完全没问题。
脉冲信号的过冲和上升时间下降时间这些逻辑分析仪都测不了，必须用示波器，但是破解UART通信，分析仪就要好用的多了。
输出波形只能输出3.3V的方波，频率范围从0.1HZ到20Mhz(LA1016和LA2016)，0.1到12.5M(LA5016)

xiaozhang · 发表于 2014-10-13 19:21:29

受教了，如果UART的数据是经过上位机运算加密了，能解析得出运算的规律不？

xyz2008 · 发表于 2014-10-13 19:28:54

楼主，最近想入手一个逻辑分析仪，但对怎么使用还有些不解，希望楼主，能拿实际的例子讲解下，比如分析IIC,SPI等，并能出相关的视频，以便大家能快速的上手你的逻辑分析仪

51kingst · 发表于 2014-10-13 19:32:21

xyz2008 发表于 2014-10-13 19:28
楼主，最近想入手一个逻辑分析仪，但对怎么使用还有些不解，希望楼主，能拿实际的例子讲解下，比如分析IIC, ...

你看看这个资料先，这个文字教程里就有比较详细的说明。
下载地址：

逻辑分析仪使用手册.pdf (1.14 MB)

xyz2008 · 发表于 2014-10-13 20:01:04

OK,看到了，谢谢，还有，我问下，你们这个逻辑分析仪对USB口有没有限制，是不是usb2.0,usb1.1都可以

51kingst · 发表于 2014-10-13 20:04:01

xyz2008 发表于 2014-10-13 20:01
OK,看到了，谢谢，还有，我问下，你们这个逻辑分析仪对USB口有没有限制，是不是usb2.0,usb1.1都可以 ...

理论上都可以，但是我们标的是2.0。一方面1.1的电源供电能力有点弱，另外一个方面通信速度慢些，等的时间会长一些，这个是否绝对能用，过几天我得试试，因为手上暂时没有USB1.1的接口，试完了答复你关于USB1.1的问题。

xyz2008 · 发表于 2014-10-13 20:05:23

OK,谢谢！！！！！！！！！！

mcu_mouse · 发表于 2014-10-14 10:41:25

建议协议分析那里加上红外解码的，就几种协议，对于会的来说应该还比较好做

纯属建议

zerttao · 发表于 2014-10-14 10:53:06

N_EMBED · 发表于 2014-10-14 10:56:44

收藏学习，正需要了解，有一套孕龙的，要学会用起来。

kvts · 发表于 2014-10-14 10:56:49

mcu_mouse 发表于 2014-10-14 10:41
建议协议分析那里加上红外解码的，就几种协议，对于会的来说应该还比较好做纯属建议 ...

嗯，感谢支持，这些也是在我们的后续计划之中的，后面会陆续添加

juncheng14 · 发表于 2014-10-14 11:42:05

51kingst 发表于 2014-10-13 19:32
你看看这个资料先，这个文字教程里就有比较详细的说明。
下载地址：

我也来学学怎么用

firewind · 发表于 2014-10-14 16:45:21

支持USB3.0吗

51kingst · 发表于 2014-10-14 17:11:42

firewind 发表于 2014-10-14 16:45
支持USB3.0吗

支持3.0，

二师兄 · 发表于 2014-10-21 11:04:17

good 不错

stely · 发表于 2014-10-22 10:27:37

能不能出个功能，可以把存储的波形载入或者拖拽到任意通道，或者是允许把某个通道的波形锁定，换个通道采集后可以形成对比，这样可以比较方便直观的比较几个波形的区别

kvts · 发表于 2014-10-22 13:31:35

stely 发表于 2014-10-22 10:27
能不能出个功能，可以把存储的波形载入或者拖拽到任意通道，或者是允许把某个通道的波形锁定，换个通道采集 ...

这个实现起来问题会比较多，比如采样率不一样会导致时间坐标不同，不同触发条件和深度下波形的对齐也是问题。相比来说，更建议采用以下方法：
把需要对比的波形数据都保存起来，然后打开多个软件界面，每个界面加载一个需要对比的波形，把不关心的通道都隐藏，然后调整窗口大小，想怎么对比都可以了。

永康RADIO · 发表于 2014-10-23 19:10:38

视频讲得很细，正在学习

liangying · 发表于 2014-12-27 15:57:18

比较下和原装的软件，好像只是翻译

AE007 · 发表于 2015-1-5 13:12:16

51kingst 发表于 2014-10-14 17:11
支持3.0，

宋老师： USB2.0用多少M的 100?200 ?500?

51kingst · 发表于 2015-1-5 13:15:16

AE007 发表于 2015-1-5 13:12
宋老师： USB2.0用多少M的 100?200 ?500?

USB2.0 低速？全速？高速？低速和全速测量的话，都用100M就可以测，最好是200M或者500M，100M测全速有点吃力。但是高速，所有的分析仪都测不了。

AE007 · 发表于 2015-1-5 13:17:30

51kingst 发表于 2015-1-5 13:15
USB2.0 低速？全速？高速？低速和全速测量的话，都用100M就可以测，最好是200M或者500M，100M测全速有点 ...

谢谢老师解答，现在还有对坛友的活动吗？

51kingst · 发表于 2015-1-5 13:30:15

AE007 发表于 2015-1-5 13:17
谢谢老师解答，现在还有对坛友的活动吗？

坛友8折价格或者是9折送进口夹子。不过测是能测，但是我不确定协议能不能自动解析。这个问题我让同事后边研究一下这块。因为现在是完全参考别人的代码正面分析出来的，别人的代码是1.0和1.1，不知道和2.0低速全速协议上有没有差异。这块问题，近期会着重研究一下这个问题。

AE007 · 发表于 2015-1-5 13:37:59

51kingst 发表于 2015-1-5 13:30
坛友8折价格或者是9折送进口夹子。不过测是能测，但是我不确定协议能不能自动解析。这个问题我让同事后边 ...

嗯行谢谢

love_zjb · 发表于 2015-1-5 13:57:13

zlg的逻辑分析仪有一种重复启动的模式，你们的有吗？

51kingst · 发表于 2015-1-5 14:02:47

love_zjb 发表于 2015-1-5 13:57
zlg的逻辑分析仪有一种重复启动的模式，你们的有吗？

这个功能不难，但是由于软件工程师最近有事情忙，所以一直没加。估计春节后会尽快加上这个功能。

neutronlmk · 发表于 2015-4-6 15:37:06

现在买还有团购价吗？

go2deathward · 发表于 2015-4-6 21:43:07

这些不贵的逻辑分析仪真的帮了很大的忙

wuhoubohe · 发表于 2015-6-4 15:37:00

确实一直听到逻辑分析仪有多强大，但是等我买了个昂贵的逻辑分析仪，却发现不知道用来干嘛。。。

LVmcu · 发表于 2015-7-16 13:32:04

Saleae logic 能分析usb协议吗？

mdj-fish · 发表于 2015-7-16 15:48:03

Saleae logic 能分析usb协议吗？

duanduaner · 发表于 2015-8-10 10:48:33

以前看到别人用过，不知道是什么东西，原来这叫做逻辑分析仪。
看来需要学习的东西太多了。

努力、努力、努力ing ..........................

sjx000000 · 发表于 2015-9-21 17:18:52

只用到3个通道，5M的采样率（SPI的数据时钟为500K）。能不能将采样的数据，经USB直接写到一个文件。想采集很长时间的数据（大概半个小时），能实现吗？

51kingst · 发表于 2015-9-21 20:11:28

本帖最后由 51kingst 于 2015-9-21 20:12 编辑

sjx000000 发表于 2015-9-21 17:18
只用到3个通道，5M的采样率（SPI的数据时钟为500K）。能不能将采样的数据，经USB直接写到一个文件。想采集 ...

这个就不一定能行，如果时间太长的话，始终那么快并且有数据，估计实时送到电脑内存都不够用的。因为当前内存最大的就是通过USB口实时送入电脑的模式，而送入电脑的模式，一个变化量是4个字节，500K的始终，一个周期两个变化量，1秒出现1M个变化量，也就是500K*4=2M个字节，如果SPI的4个通道都变化，那么1秒就会产生8M个字节，1分钟就是480M个字节，4.8G个字节，而由于现在软件都是采用的32位模式，因此大概最大可以存储1.8G，因此你这个估计不管采用底下压缩，还是采用电脑压缩的模式，都是没办法满足你的需求。

当前产品有两种，一种是在设备内部自带DDR存储器，信号变化一次存一个，有32M/通道的，有50M/通道的，这种估计对你这样的不行，另外一种就是实时送入电脑存储的，估计也不行。你这个速度和时间都有点太长了。

jie5313 · 发表于 2015-11-5 20:06:55

收藏。。。

jie5313 · 发表于 2015-11-5 20:07:18

收藏。。。

BluewaterKing · 发表于 2016-1-10 23:27:55

用的好我还准备在多买几个！！！

zbx6020 · 发表于 2016-1-29 07:10:24

可以，，，，，，，，，，，，

chwe1112 · 发表于 2016-2-29 00:18:49

请问该逻辑分析能解析出IIC的通信协议吗？即两块单片机控制模块A、B：其中A为主机，B为从机，通信时B接收A的数据，通过逻辑分析仪能否解析出从机B的地址码吗？

知识阅览者 · 发表于 2016-3-2 14:18:47

宋老师，问个简单的问题，在使用STM32做调试的时候，用哪款逻辑分析仪？顺便的也问一下使用ARM调试时用哪款逻辑分析仪？？

zhuyitou · 发表于 2016-3-8 15:47:16

本帖最后由 zhuyitou 于 2016-3-8 15:59 编辑

LZ您好，我在用LA2016时，采集SPI数据，采样深度为200M，采样率为200M，CS设置为下降沿触发，我发送的数据真实为0x240,0x0，然而采集的数据为0x120,0x0，经过多次测量，
实际数据          采集数据
0x240,0x0       0x120,0x0
0x230,0x00       0x0118,0x0
0x0235,0x1c00 0x011a,0x8e00
0x0226,0x6600  0x0113,0x3300
感觉解析的数据差2倍啊，我最可能出错的地方，可能是哪里，谢谢

另外：其他设置如下：
Most Significant Bit First
16 bits Per Tranfer
Clock is High when inactive(CPOL = 1)
Data is Valid on Clock Leading Edge(CPHA = 0)
Enable line is Active Low(Standard)

jk_logic · 发表于 2016-3-9 11:30:31

zhuyitou 发表于 2016-3-8 15:47
LZ您好，我在用LA2016时，采集SPI数据，采样深度为200M，采样率为200M，CS设置为下降沿触发，我发送的数据 ...

需要采集到波形的kdat文件来进一步的分析，给您发了站内信，里面有我们的联系方式

runapp · 发表于 2016-3-9 12:23:42

其实我一直好奇软件怎么开发的，qt库版本都和saleae不一样

sxgtc · 发表于 2016-5-19 11:35:51

很详细，学习了~

308594151 · 发表于 2016-5-19 11:56:14

mark一下

horbour · 发表于 2016-5-20 14:09:58

kvts 发表于 2014-10-22 13:31
这个实现起来问题会比较多，比如采样率不一样会导致时间坐标不同，不同触发条件和深度下波形的对齐也是问 ...

你好，能不能解释下选项里的触发位置是什么意思

kvts · 发表于 2016-5-24 13:17:13

本帖最后由 kvts 于 2016-5-24 13:18 编辑

horbour 发表于 2016-5-20 14:09
你好，能不能解释下选项里的触发位置是什么意思

就是触发点所在整个采样时间内的位置，举个例子：触发位置设为10%，整个采样时间为1s，那么总的波形中，前0.1s是触发发生前的数据，后0.9s是触发发生后的数据。

horbour · 发表于 2016-5-24 13:30:57

kvts 发表于 2016-5-24 13:17
就是触发点所在整个采样时间内的位置，举个例子：触发位置设为10%，整个采样时间为1s，那么总的波形中， ...

谢谢，那意思就是说：如果没有设置触发条件，这个参数设置成多少都行？

kvts · 发表于 2016-5-25 15:02:43

horbour 发表于 2016-5-24 13:30
谢谢，那意思就是说：如果没有设置触发条件，这个参数设置成多少都行？ ...

嗯，不设置触发条件的话，这个参数没有意义。

holdkcsxym · 发表于 2016-8-29 12:45:44

能分析底层的时序，可以动态抓取显示吗

cd4000 · 发表于 2016-8-29 14:04:16

暂时还没有用到，先看看

derekyang · 发表于 2018-9-2 11:22:10

搭车学习！落伍了啊

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