致远电子技术专栏:逻辑分析仪-从入门到精通讲座(21)

1　引言

在现代生产过程中，有许多重要的物理量和参数需要随时进行跟踪和检测，以便了解系统运行的状况，及时进行判断和调整。这些物理量和参数包括温度、压力、流量、位置、速度和磁场强度等。数据采集系统是对由各种传感器产生的或所需测量和处理的信号进行获取、调理、数字化、分析、存储和显示的一个完整信号处理链路。为了达到控制的目的，有时还需要把经过处理的数字信号转换成模拟信号，用于控制和调整系统的运行状态。在数据采集与控制链路中，需要对模拟量和数字量进行相互转换，其中ADC和DAC芯片扮演了重要的角色。随着半导体技术的发展，高速、高精度的ADC、DAC芯片型号繁多，功能复杂，时序要求严格，调试的难度也不断增大。本文以广州致远电子有限公司的LAB6052逻辑分析仪为例，讲述如何通过逻辑分析仪结合A/D转换分析插件对数据采集系统中的模拟量与数字量相互转换部分进行调试，以降低调试难度，缩短产品开发时间。

2　A/D转换分析插件

逻辑分析仪软件的A/D转换分析插件通过分析模拟量与数字量相互转换过程中的数字量的值，得到对应的模拟值，根据这些模拟值用光滑的曲线形象的描绘模拟量的波形图。用户还可以根据具体的Enable条件使能输出的模拟值。A/D转换分析插件设置界面如图1所示，各参数说明如下：

A/D输出：选择A/D转换的数据输出总线，在下拉框中可供选择的有用户在逻辑分析仪中的总线/信号设置的所有作为总线(多根信号)的总线/信号的名称。

Enable：选择A/D转换输出的数据有效条件。可以选择有“总是有效”和结合某一信号的状态，一般是时钟信号，可以是该信号的高电平、低电平、上升沿和下降沿。

十名称：设置虚拟总线的名称，方便用户标识分析后的虚拟总线。

显示位置：选择分析得出的数据波形图的显示位置。可供选择的分别是在相应真实总线显示位置的上面和下面。

颜色设置：显示的颜色是模拟量和模拟量波形的颜色。

确定：确认用户的设置。

取消：取消用户的设置操作。

3　应用实例

下面以D AC0832为例，详细讲解A/D转换分析插件的应用和测试结果。DA C0832是采用CMOS工艺制成的单片直流输出型8位数/模转换器。通过LAB6052采集数字值和时钟信号，结合时钟信号分析数字值，得到对应的模拟值，根据这些模拟值用光滑的曲线描绘模拟量的波形图，并与示波器观察到的DAC0832的输出作比较。具体步骤如下：

(1)、把DA C0832的数字量输入引脚D10-D17依次接到逻辑分析仪的PODB0～PODB7，控制时钟信号连接到PODB8，并命名总线和信号的名称，然后连接逻辑分析仪地线GND。总线/信号的设置如图2所示。

(2)、设置A/D插件，注意A/D插件默认Enable(使能)为always，根据芯片具体的工作方式，分别可选择在某信号的高电平、低电平、上升沿或下降沿有效。在本例中，选中Enable的下拉框，把always改为时钟信号DA_CLK，并把DA_CLK设为高电平有效，具体如图3所示。

(3)、由FPGA产生幅度调制信号所需的数字量和控制时钟，并输出到DA C0832，单击逻辑分析仪的启动(单次)图标触发运行。观察D/A[0]～D/A[7]的数据，可以看到，逻辑分析仪已经采集到了大量的数据，直接对这些数据进行分析是个令人头疼的问题，但有了A/D转换分析插件，问题就变得非常简单了。如图4所示，经过A/D转换分析插件对采集到的数据进行分析，得到对应的模拟值，根据这些模拟值N3 A/D转换分析插件设置用光猾的曲线描绘模拟量的波形图，得到的波形与我们设想的完全一致，是一个幅度调制信号。波形是光滑的，说明设计能很好地满足时序要求。

通过示波器观察DAC0832的输出以验证我们的结论，可以看到输出信号如图5所示，示波器观察到的波形与逻辑分析仪中通过A/B转换分析插件拟合得到的波形是一致的。

以上是时序能满足设计要求的情况，若时序不能满足设计要求，则经过A/D转换分析插件的分析后，在模拟量的波形图上将会看到明显的毛刺，如图6所示，此时可通过毛刺定位到问题处，通过查看信号间的时序，分析并解决问题。

在数据采集产品的研发过程中，信号的获取、调理和滤波是设计过程中的关键环节，而模拟量与数字量的相互转换则是设计过程中比较繁琐的环节，通过A/D转换分析插件，可以大大简化模拟量与数字量相互转换的调试过程，把更多的精力放在信号的获取、调理和滤波器的设计中。对于A/D芯片的调试，通过A/D转换分析插件，可以重现模拟信号，在系统对数字量进行处理之前，及时发现模拟前端设计中可能存在的问题，也为数字信号的处理提供指导作用。对于D/A芯片的调试，通过A/D转换分析插件，可以发现系统设计中的不稳定因素和时序问题，对D/A的输出具有“预见”作用。

4　总结

模拟量与数字量的相互转换是数据采集链路和信号控制链路中的重要组成部分，其设计的合理性和时序的严密性对系统的稳定运行和采集控制精度起着至关重要的作用。高性能的逻辑分析仪，与A/D转换分析插件相结合，可以大大简化对数字量的分析，直观地发现设计中存在的问题，并快速定位到问题产生处，对问题的分析与解决起到事半功倍的效果，是系统设计与调试的必备工具。