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逻辑分析仪-灵活方便和资源共享成为设计工程师的首选要求

作者:倪兆明

数年前我自己摆弄逻辑分析仪时,供应商们大都会强调自己产品的速度、采样深度以及采样通道数目等等硬性的指标。那时候32位通道x 256KB深度的采样存储器听上去已经感觉像是天文数字,而逻辑分析仪的面板上则嵌满了五花八门的按钮、一层又一层嵌套的操作菜单更是令人生厌。不久前安捷伦的Joel Woodward让我亲手体会了一下今天的逻辑分析仪。这位工程师出生的产品经理向我保证,我可以在几分钟里就掌握当今一流设备的操作要领。我没有让他失望,点击几下鼠标就完成了信号触发条件的设定并捕捉到了想要找到的东西。我还可以方便地为每个信号任意起一个名字、或把一大截信号从数据流中分离出来打包丢进我的电子邮箱,然后回到办公室用离线但功能完整的分析仪软件在我自己的PC上建立起一台虚拟的逻辑分析仪,慢慢玩味之前采集到的数据。

这一切在以往都只是停留在概念阶段但今天都已经成为现实,而且还变得“非常好玩”。我跟Woodward先生开玩笑说我很想因此而从操旧业。尽管逻辑分析仪采集和分析数据这一基本功能没有改变,但今天的逻辑分析仪在用户的应用体验上已经脱胎换骨:挤满面板的各式按钮不见了、老套死板的菜单被全新但又几乎人人都熟悉的Windows图形用户界面所取代、数据可以被分散到设计团队每个成员的桌面PC上进行协同分析,也可以被转换成各种文档格式以便用第三方的应用软件进行深入分析,例如微软的Excel。

Woodward说这些发展都是经过长期而紧密地和客户一起工作并对客户深入调查研究的结果。他透露了2003年10月业界的一份调查统计,称工程师们对原有逻辑分析仪的用户界面不满意率高达68%,然后依次是设置繁琐(25%)、采样速度限制(22%)、采样深度限制(19%)、触发能力不足(19%)、以及多而凌乱的连线及探头(17%)。“我的设计团队现在最最需要的是简便易用,其次才是采样速度和深度!” Woodward援引一位PCB设计主管的话说。

Woodward认为,之所以有这样的统计数字是因为今天全球绝大多少设计工程师,无论是工作在芯片级、板级还是在FPGA级或系统级,都很少为2GHz以上的信号而烦恼(一些通信系统例外)。相反,目前主流芯片内部的信号多在1GHz以下,主板信号在500MHz以下,而FPGA也大都工作在100～300MHz。与此同时,设计团队趋于庞大以及在地域上更加分散,工程师们因此更关心设备的易用性以及资源分享和协同工作的能力。“同时也多亏了PC以及网络技术的进步,采用多线程Windows XP Pro、多处理器架构的系统在性能价格比上也已经可以为业界接受,而PCI总线则使得逻辑分析仪中的数据采集模块可以方便、灵活地加以配置,这可以降低用户使用高级分析仪的门槛。” Woodward补充说。

因为高端逻辑分析仪对大多数用户来说还是一项大的投资,因此应该让用户单位更多的工程师来分享这一资源。“一种方法是让设备工作在主机模式,不同部门的工程师可以通过高速网络来使用同一台设备。另外,用户可以根据其当前手里的项目来选择合理的配置(速据采取存储器的容量和速度等等),以降低初期投入。当然,系统的易用性也可以帮助用户降低培训方面的费用。” Woodward进一步解释道。

在逻辑分析仪系统软件方面,Woodward介绍说:“软件的核心作用是把巨量的测试数据转变成为设计工程师容易使用的信息,信息呈现的方式要帮助工程师花最少的时间就能得到他们所要的数据。” 他认为其中一项非常重要工作是自动对被测总线上的数据进行协议解析,并以直观的方式把协议的格式显示出来。除了支持一些常用的协议为,系统还应该可以处理用户自己定义的协议。”

在易用性和资源共享达成之后,逻辑分析仪的未来发展还是会继续受到来自“速度”以及探测技术方面的压力。Woodward从整个电子测量业界的角度这样解释说:“近期以及未来最重要的发展主要可以归纳为两方面:一个还是测量速度的不断提高(高速串行总线等),另一方面就是探头技术的发展。我认为,我们在这两方面都做出了重要的贡献。例如我们基于PCI Express总线的高速数据采集模块以及突破传统的物理接触方式、在SoC/FPGA芯片内部进行“虚拟”接触的探头技术。”

Woodward所说的“虚拟”接触是指安捷伦科技最近发布的针对FPGA设计调试的动态探测技术。Woodward透露说,安捷伦的工程师和Xilinx的工程师一起合作发展了这项虚拟探针技术,使得FPGA设计工程师可以利用安捷伦的逻辑分析仪方便地对FPGA芯片中一些感兴趣的测试节点进行数据采集和分析,而这些测试点在PCB板上其实是不可接触的。“这一技术可以帮助工程师在复杂的FPGA设计应用中,节省数天乃至数周的调试时间。因为动态探测技术可以使工程师在改变测试点或测试设置时,免于重复的FPGA编译工作。”Woodward称。

最后,Woodward认为业界的一个终极挑战是制造出这样一种仪器--它适合于DDR-2、PCI Express、FPGA等等各种不同的设计应用。他对此没有最终的答案但认为目前最好的解决方案是制造一种通用的系统,可以根据不同的应用对所需的仪器模块和软件进行裁剪。