定時(shí)錯(cuò)誤調(diào)試應(yīng)用指南

應(yīng)用文章
定時(shí)錯(cuò)誤調(diào)試
新設(shè)計(jì)帶來(lái)新問(wèn)題
隨著高速總線、子系統(tǒng)和邏輯系列的結(jié)合，新型數(shù)字設(shè)備的功能日益強(qiáng)大。但同時(shí)其結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)信號(hào)的質(zhì)量
更加敏感，排除故障的時(shí)間更長(zhǎng)。緊張的日程安排沒(méi)有為調(diào)試工作留出額外的時(shí)間。有鑒于此，本文介紹了如何更充分
地利用邏輯分析儀和示波器的功能，提高故障排除的速度。
簡(jiǎn)介
今天的產(chǎn)品設(shè)計(jì)使調(diào)試更加困難，因?yàn)橛懈嗟囊蛩乜赡?快速邊沿還會(huì)加重串?dāng)_。在以前的設(shè)計(jì)中，您可能很自然
出錯(cuò)。以高頻總線為例。高頻總線的高速數(shù)字邊沿對(duì)信號(hào) 地追求電路板布線的穩(wěn)定性。然而，較高的邊沿速率可使
的完整性十分敏感。即使您的設(shè)備沒(méi)有使用更快的時(shí)鐘， 其起到傳輸線的作用而收發(fā)干擾。邊沿速率越高，所產(chǎn)生
高頻總線也可能引發(fā)問(wèn)題。今天的邏輯系列甚至能以較低 的瞬態(tài)電流也越大。這些瞬變電流產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)電流會(huì)導(dǎo)致
的時(shí)鐘速率引入高速數(shù)字邊沿速率。 地彈效應(yīng)和配電偽差?？焖龠呇毓收显谛盘?hào)中通常表現(xiàn)為
間歇性毛刺。定時(shí)錯(cuò)誤調(diào)試
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在解決這類(lèi)問(wèn)題之前，應(yīng)先確定問(wèn)題導(dǎo)致的結(jié)果，了解其
特點(diǎn)，然后從源頭確定起因。
其他導(dǎo)致項(xiàng)目中止的原因包括定時(shí)違例、驅(qū)動(dòng)器錯(cuò)誤和競(jìng)
爭(zhēng)狀態(tài)。所有這些問(wèn)題都會(huì)在狀態(tài)機(jī)邏輯中造成類(lèi)似故障。
另外，它們?cè)谌魏坞娐分卸伎赡馨l(fā)生。由于在捕獲信號(hào)時(shí)
這些問(wèn)題可能發(fā)生，但也可能不發(fā)生，因此解決起來(lái)格外
困難。
本文將討論幾種節(jié)省時(shí)間的技巧，幫助您在處理快速邊沿
影響和間歇性問(wèn)題時(shí)提高數(shù)字調(diào)試階段的效率。
圖1.Tektronix DPO 示波器可以最大程度地捕獲難以捕捉的毛刺和其他偶發(fā)
技巧 1：尋找毛刺
事件。
什么是毛刺？
如果您的設(shè)備出現(xiàn)故障，則開(kāi)始排除故障的一種好辦法便
是檢查毛刺。毛刺是非常窄的脈沖，系統(tǒng)可能將其解釋為
邏輯變化，但也可能不會(huì)。多數(shù)問(wèn)題在一個(gè)或多個(gè)信號(hào)中
都表現(xiàn)為毛刺。毛刺對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響是無(wú)法預(yù)測(cè)的。毛
刺可能是多種設(shè)備故障（包括競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)、終接錯(cuò)誤、驅(qū)動(dòng)
器錯(cuò)誤、定時(shí)違例和串?dāng)_）的最初征兆。
問(wèn)題定位
由于毛刺造成的問(wèn)題通常是間歇性的，因此解決起來(lái)可能
十分困難。一種可靠的方法是，將傳統(tǒng)的“自上而下”故
障排除法與測(cè)試儀器的特定優(yōu)勢(shì)相結(jié)合。先從大的范圍入 圖2.大量高級(jí)的示波器觸發(fā)提高了更加簡(jiǎn)便快速地捕獲不同類(lèi)型信號(hào)的效率。
手，從宏觀上檢查設(shè)備的總體運(yùn)行情況，然后再集中解決
問(wèn)題。
和分析復(fù)雜信號(hào)，從而提供了無(wú)與倫比的洞察信號(hào)行為的
毛刺搜索是這種方法的一個(gè)很好的示例。當(dāng)同時(shí)需要檢查 能力。高達(dá) 100,000 的連續(xù)波形捕獲速率，使其成為了行
的通道不超過(guò) 4 個(gè)時(shí)，最強(qiáng)大易用的毛刺搜索工具之一是 業(yè)內(nèi)最有效的捕獲難以捕捉的毛刺/間歇性信號(hào)的工具，以
DPO 示波器。數(shù)字熒光示波器 (DPO) 利用信號(hào)信息的三維 及數(shù)字調(diào)試的理想工具。DPO 示波器非常容易使用，您可
數(shù)據(jù)（幅度、時(shí)間和幅度）的時(shí)間分布，實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ) 以立即看到信號(hào)中所發(fā)生真實(shí)情況的實(shí)時(shí)概覽，然后可以
使用示波器高級(jí)觸發(fā)功能來(lái)進(jìn)一步表征該問(wèn)題。所有的
Tektronix 示波器都提供廣泛的觸發(fā)可能性，使您可以快速
并且容易地觸發(fā)感興趣的事件并進(jìn)一步進(jìn)行分析。
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如果需要在 4 個(gè)以上的通道上執(zhí)行毛刺搜索，那么宏觀方
毛刺觸發(fā)
面，可以使用 Tektronix 邏輯分析儀在能夠傳輸上百個(gè)信號(hào)
毛刺觸發(fā)可用于觸發(fā)或抑制正毛刺、負(fù)毛刺或其中任
的總線上執(zhí)行毛刺觸發(fā)。邏輯分析儀會(huì)檢查每個(gè)信號(hào)以尋
意一種極性的毛刺，其觸發(fā)條件是它們短于或長(zhǎng)于用
找毛刺。總線定時(shí)圖中的紅色條形塊代表毛刺的位置，供
戶(hù)定義的時(shí)間限制（TDS5000B 的最小毛刺寬度是
進(jìn)一步分析之用。然后，在微觀方面，您可以再次使用
1.0 ns，分辨率為200 ps）。該觸發(fā)控制使您可以檢查
Tektronix 示波器揭示毛刺的實(shí)際形狀，以進(jìn)一步表征該問(wèn)
導(dǎo)致偶數(shù)稀少毛刺的原因以及它們對(duì)其他信號(hào)的影響。
題。通過(guò)在 TLA5000 系列邏輯分析儀上使用 iView? 測(cè)量
功能，可將邏輯分析儀與示波器結(jié)合為一個(gè)系統(tǒng)，逐漸“
放大”問(wèn)題。
借助“自上而下”方法可逐步進(jìn)行調(diào)試，輕松地找到毛刺
并排除故障。下面將通過(guò)四個(gè)步驟來(lái)確定兩種不同的毛刺
及其可能的來(lái)源。
步驟 I：檢查總線
T
先重點(diǎn)觀察系統(tǒng)運(yùn)行情況，并從整體上尋找故障。邏輯分
析儀的總線定時(shí)波形將標(biāo)記出現(xiàn)的所有毛刺。
需要尋找間歇性影響（如毛刺）時(shí)，請(qǐng)使用具有較長(zhǎng)記錄
的邏輯分析儀。Tektronix 邏輯分析儀具有高達(dá)256 Mb 的深
度定時(shí)能力。邏輯分析儀的總線定時(shí)波形可一次性檢查總
線的所有信號(hào)線。如果邏輯分析儀在任何一個(gè)信號(hào)線中監(jiān) 圖3.取樣點(diǎn)序列。顯示紅色毛刺標(biāo)記的控制總線和地址總線。
測(cè)到毛刺，則會(huì)標(biāo)記總線和時(shí)間位置。
在圖 3 中，頂部的波形是取樣波形，顯示了代表邏輯分析
儀的深度定時(shí)取樣速率的取樣點(diǎn)序列，取樣速率最高為
2 GHz (500ps)。下面兩個(gè)是總線波形 － 4 位控制總線和
8 位地址總線。出現(xiàn)在這兩個(gè)總線波形中的紅色毛刺標(biāo)記說(shuō)
明在這些位置上的取樣點(diǎn)之間有多個(gè)躍變。
圖4. 擴(kuò)展后的4 位控制總線和8 位地址總線，在單個(gè)信號(hào)上顯示紅色毛刺
標(biāo)記。
步驟 II：檢查信號(hào)線
現(xiàn)在重點(diǎn)查找問(wèn)題的來(lái)源。 使用邏輯分析儀的定時(shí)信號(hào)波 在 圖 4 中，分析儀已將控制總線擴(kuò)展為四個(gè)單獨(dú)的信號(hào)，并
形顯示總線的各個(gè)信號(hào)線，并標(biāo)記毛刺發(fā)生的位置。擴(kuò)展 將地址總線擴(kuò)展為八個(gè)單獨(dú)的信號(hào)。圖 3 中總線波形上的
邏輯分析儀的深度定時(shí)信號(hào)波形，最深也可達(dá)到256 Mb。 紅色毛刺標(biāo)記，現(xiàn)在顯示為信號(hào)線 Control (3) 和 Control (0)
上的毛刺標(biāo)記，以及信號(hào)線Address (0) 上的兩處毛刺。
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圖5. 顯示毛刺的Control (3) 的MagniVuTM波形。
圖7. iView 示波器光跡，顯示Control (3) 信號(hào)的模擬形式。
圖6.Control (0) 和Address (0) 信號(hào)線，其MagniVu 光跡顯示由于串?dāng)_
造成的毛刺。
步驟 III：了解故障細(xì)節(jié) 號(hào)線上更窄的毛刺。請(qǐng)注意，在這兩個(gè)信號(hào)線上毛刺和一
使用高分辨率定時(shí)圖詳細(xì)檢查故障。了解它們與其他事件 個(gè)脈沖是同時(shí)發(fā)生的。這通常表明兩個(gè)信號(hào)之間發(fā)生了串
或故障之間的關(guān)系。除了深度定時(shí)之外，Tektronix 邏輯分 擾，但是您需要從另一個(gè)角度仔細(xì)觀察以進(jìn)行確認(rèn)。進(jìn)行
析儀還具有高分辨率 MagniVuTM 125 ps (8 GHz) 定時(shí)功能， 到步驟IV 時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)更多信息。
可與深度定時(shí)功能同時(shí)運(yùn)行。MagniVu 波形可以高分辨率
步驟 IV：觀察模擬波形

"本指南針對(duì)定時(shí)器在實(shí)際應(yīng)用中常見(jiàn)的故障與錯(cuò)誤進(jìn)行了詳盡解讀。它詳細(xì)介紹了定時(shí)器設(shè)備的工作原理、各類(lèi)定時(shí)模式（如脈沖輸出、定時(shí)中斷、軟件計(jì)時(shí)等）及其可能遇到的問(wèn)題，例如定時(shí)精度誤差、超時(shí)無(wú)響應(yīng)、定時(shí)周期漂移等。通過(guò)提供故障排查步驟、實(shí)例分析以及實(shí)用的調(diào)試技巧，幫助用戶(hù)識(shí)別并解決定時(shí)器在使用過(guò)程中遇到的各種問(wèn)題，確保設(shè)備穩(wěn)定可靠地執(zhí)行定時(shí)任務(wù)，提升系統(tǒng)整體性能和用戶(hù)體驗(yàn)。無(wú)論是電子工程師、自動(dòng)化技術(shù)人員還是設(shè)備維護(hù)人員，都可以從中獲益，掌握定時(shí)器錯(cuò)誤的有效診斷與修復(fù)方法。"