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DLM2000混合信号示波器应对嵌入式设计

2009/1/9/09:14 来源:中华工控网
   当前所设计和生产所有电子产品几乎都属于嵌入式系统,其中可能包含微处理器、微控制器、DSP、RAM、闪存、EPROM、FPGA、A/D-D/A及其它I/O。日本横河电机株式会社(YOKOGAWA)嵌入式测试项目部部长殷晓刚表示,由于嵌入式系统设计需要对各种不同的信号进行测量,且正越来越多地用串行总线,如I2C、SPI、CAN、UART和LIN代替内部并行总线,其复杂性给设计工程师在调试上带来了很多挑战。

  另据一项针对混合信号示波器使用者的调查显示,70%的用户表示需要逻辑输入功能,36%的用户认为4-8通道就可以满足他们的测试需求,而最需要8通道逻辑输入的工程领域则包括处理器调试、模块间通信评估和硬件控制。

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横河电机DLM2000系列混合信号示波器

  横河电机日前推出的新型DLM2000系列混合信号示波器为解决上述问题提供了有益的解决方案。DLM2000系列采用立式设计,配备8.4英寸XGA(1024X768) TFT-LCD显示屏,共包括六种型号。带宽范围为200MHz-500MHz,存储深度62.5M-125Mpts,并同时提供2.5GS/s的采样率和8位逻辑输入,能够以高分辨率捕获长时间窗口的信号活动。

  殷晓刚强调说,对于数字家电或汽车控制等行业的嵌入式系统,“数字控制+模拟波形观测”的要求越来越多。现有4通道模拟示波器的测量通道过少,难以处理某些工程的需要。例如,连接内部设备控制至SPI总线(3线或4线)并观测电机驱动的模拟信号;或观测汽车引擎控制单元(ECU)中数字控制信号和内部模拟信号之间的时序等。

  DLM2000采用了相对灵活的MSO输入功能,可以将模拟输入通道中的一个通道(CH4)切换为8位逻辑输入并显示信号。因此,该系列既可用于传统的4通道模拟输入,也可用作混合信号示波器(由3个模拟通道和1个8位逻辑输入通道组成);4个模拟通道和8位逻辑输入的组合可以作为触发源使用。如果需要测试5通道以上的信号时,DLM2000允许使用逻辑输入同时分析2种类型总线(I2C和SPI),并可同步观测多个模拟波形。为了让工程师在高采样率的情况下能够长时间观测波形,以评估通信波形的质量(噪声、转换时间等),DLM2000系列的连续采集存储长度被设计为12.5Mpts。这就意味着,DLM2000可以在时间长度为5秒的波形采集中,以2.5MS/s的采样率观测500Kbps的CAN总线信号;而在单次采集模式下,DLM2000的最大存储深度是125 Mpts,按照公式“采样率=存储长度/波形采集时间”,设置相同的波形采集时间后,更长的存储深度可以较高的采样率观测波形。同时,DLM2000的采集时间范围也达到了500s/div,可以捕捉长达5000秒的10,000Hz信号。

  新的DLM2000系列还加强了历史存储功能和时间标记,以便追溯分析过去采集到的波形。当存储长度为1.25Kpts时,DLM2000最多可以累积20000屏的历史数据。但问题也随之而来,深存储通常表示相当于几千个屏幕的信号活动,这使得迅速找到特定问题的相关信息极为不易。殷晓刚表示,DLM2000一方面配备了搜索引擎,可以通过设置与触发相类似的条件,让工程师从采集的波形中搜索到想要的数据,并能逐屏显示历史波形或像DVR一样自动进行回放。另一方面,对保留在内存中的波形的时间标记精度进行了优化,使之从以前的10ms提升至目前的50ns,且分辨率与采样率成正比。

  对系统设计进行调试时,确认异常现象并在短时间内弄清电路的运行条件,对工程师而言是件并不轻松的工作。为了增加捕捉异常现象的机会,工程师们最常用的手段就是提高数据处理性能。例如增加每秒采样数量,在大量采样数据的基础上生成尽可能多的信息,继而再生成图像。“ScopeCORE是横河电机为检测异常信号专门开发的引擎,”殷晓刚指出,“它提供了高波形采集速率、改进的数据处理能力和波形显示性能,能够进行信号处理和触发检测。”

  据悉,通过ScopeCORE引擎,模拟与逻辑输入的切换在数据采集部分进行。由于每个通道及逻辑位之间的触发延迟小于200ps,且所获得的逻辑数据保存在模拟通道4的区域内,数据的流动与模拟数据没有区别,因此,即使打开逻辑显示也可以保持高波形采集速率,确保不错过异常信号。同样,逻辑波形的显示也与模拟波形的显示没有叠加,可以直观地观察到模拟信号和逻辑信号之间的时序关系。

  DLM2000作为一款测试4通道信号的小型示波器,在有限的面板内,垂直轴刻度旋钮被通道1-4所共用。出于对人性化操作的考虑,横河电机此次引入了刻度旋钮LED指示灯,通过LED指示灯显示的颜色,工程师就立刻知道当前刻度旋钮所控制的通道。此外,该系列还支持双区域缩放,工程师可在屏幕上显示波形数据,波形图像数据,波形区域文件的缩略图等内容。

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