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Allgemeine Informationen über Logik-Analyse

Ein Logikanalysator (im folgenden kurz LA genannt) zeichnet meist nur digitale Kanäle auf. Diese aber mit einer hohen Speichertiefe (oft 4kBit/Kanal oder bei teureren Geräten 128KBit/Kanal an Tiefe) und hohen Geschwindigkeiten. Ähnlich wie bei einem Oscilloscope bietet ein LA auch die Möglichkeiten einer Triggerung, sowie einer veränderlichen Zeitbasis.

Folgende Ausstattungsmerkmale
charakterisieren einen Logikanalysator

Die Anzahl der Eingangskanäle:

Ein LA besitzt -durch die Architektur von Speicherchips- meist eine Kanalanzahl als Vielfaches von 8. Oft werden LA′s mit 16, 24 oder 32 Kanälen angeboten. Mehr Kanäle werden seltener benötigt (64 oder 80 Kanäle oder sogar 128 oder mehr). Die benötigte Anzahl der Kanäle hängt von der Art des Problems ab, welches mit einem LA analysiert werden soll. Für das Messen an Digital-Schaltungen werden oft nur 8 oder 16 Aufzeichnungskanäle benötigt. Sollen Signale von Prozessoren untersucht werden, sind mindestens 16 Kanäle erforderlich.
Dies reicht bei einfachen Problemen oft aus, da hier viele Steuerleitungen und einige Adreßleitungen aufgezeichnet werden können. Soll aber ein 8-Bit Prozessor vollständig aufgezeichnet werden, sind 32 Kanäle erforderlich. Hierbei können 16 Adressleitungen, 8 Datenleitungen und 8 Steuerleitungen aufgezeichnet werden. Sogar einige 16-Bit Prozessoren mit gemultiplextem Adreß/Datenbus können mit 32 Kanälen aufgezeichnet werden. Für Adressen bzw. Daten werden nur 16 (oder 24) Leitungen benötigt, für Steuerleitungen stehen nun noch 16 (oder 8) Kanäle zur Verfügung.

Abtastrate:

Ein weiterer wichtiger Punkt bei einem LA ist die Abtastrate, welche die Anzahl der Messungen pro Sekunde angibt. Bei Abtastraten von 100 MSamples/sec werden also 100 Millionen Messungen in der Sekunde ausgeführt. Dies entspricht einer Auflösung des Logik-Analysators von 10 ns (1/f=T, f=100 MHz => T=1/100 MHz=10*10-9 s=10 ns). Hierbei werden also alle 10 ns die Eingangskanäle gleichzeitig abgetastet und in einem schnellen RAM des LA′s zwischengespeichert.
Besitzt ein LA diese Abtastrate, können sogar PC-Erweiterungskarten analysiert werden. Da ein Chip-Select bei einem PC oft 400 ns oder sogar länger andauert, können mit einer Abtastrate von 100 MS/s ca. 40 Messungen (100 MS/s bedeutet 10 ns pro Messung, 40 Messungen mit je 10 ns Abstand überdecken eine Zeitspanne von 400 ns) durchgeführt werden. Dies reicht aus, um Fehler oder Probleme bei PC-Erweiterungskarten zu analysieren.

Timing und State-Modus:

Die Art der Aufzeichnung eines LA′s kann in zwei unterschiedliche Kategorien unterteilt werden:

• Timing-Modus:

In diesem Modus werden die am LA anliegenden Signale mit einer konstanten Frequenz aufgezeichnet. Dies wird benötigt, wenn Zeitverläufe betrachtet und analysiert werden sollen. Diese synchrone Aufzeichnung wird mit einer konstanten internen Frequenz gesteuert, die im Bereich von 100 Hz bis in den hohen MHz Bereich einstellbar sein sollte, um langsame, aber auch sehr schnelle Zeitverläufe aufzuzeichnen. Der Begriff "Timing" bedeutet also, dass Zeiten (Zeitlängen und Zeitunterschiede) gemessen werden können.

• State-Modus

Hierbei werden die Meßsignale mit einem externen Takt aufgezeichnet. Beispielsweise können hierbei die Zustände (States) genau dann erfaßt werden, wenn ein neuer Zustand am Meßobjekt anliegt. Zeitunterschiede können hierbei nicht ermittelt werden, vielmehr liegt der Sinn dieser Art der Aufzeichnung darin, dass Zustände nacheinander erfaßt und dargestellt werden können und der Speicher im LA sehr effektiv genutzt wird, da für jeden neuen Zustand nur eine Aufzeichnung benötigt wird.

Ablaufsteuerung des LA′s mit der Triggerung:

Ein Logik-Analysator nimmt viele Daten gleichzeitig mit einer hohen Speichertiefe auf, so dass sogar ganze Programmausschnitte eines zu untersuchenden Mikroprozessors aufgenommen werden können. Wichtig für das Arbeiten beim Messen mit dem LA ist der Zeitpunkt, an dem der LA seine Aufzeichnung beginnen soll. Dies wird durch die Triggerung gelöst.
Eine einfache Möglichkeit, eine Triggerung aufzubauen, ist die Angabe einer Bitkombination, die erfüllt sein soll, damit die Triggerbedingung gültig ist. Hierbei können für jeden Kanl die Werte 0 (low), 1 (high) oder X (ignoriere diesen Kanal) angegeben werden.
Schließt man z.B. einen 8 Bit-Zähler an den LA und triggert die ersten 8 Kanäle auf 0 und die restlichen auf X (ignorieren), kann man erreichen, dass bei Zählerstand 0 die Aufzeichnung gestartet wird (Triggerbedingung erfüllt).
Dieser Zeitpunkt, an dem alle eingestellten Zustände (auch Triggerwerte genannt), erfüllt sind, wird Triggerereignis genannt.

Was ist ein Pretrigger ?

Weiterhin ist zu bedenken, dass nicht erst ab dem Triggerzeitpunkt die Daten aufgezeichnet werden sollen, sondern schon etwas vorher, da diese Daten auch sehr wichtig für die spätere Auswertung sein können. Dass etwas vor dem Triggerereignis aufgezeichnet werden soll, wird Pre-Triggern genannt. Es können z.B. Werte wie 1/8 Pre-Trigger eingestellt werden. Dies bedeutet, dass bei einem LA mit 32768 Bit Speichertiefe pro Kanal 4096 Bit vor dem Triggerzeitpunkt liegen und die restlichen 28672 Bit sich hinter dem Triggerzeitpunkt befinden. Es werden also 4096 Bit pro Kanal vor dem eigentlichen Triggerzeitpunkt aufgenommen. Mögliche Einstellungen des Pre-Triggers sind Beispielsweise 1/8, 2/8 ... 7/8.
Beispiel: Wird bei einem Meßobjekt ein Fehler analysiert, der bei einem bestimmten Ereignis auftritt, stellt man die Triggerbedingungen auf dieses Ereignis ein. Durch den Pre-Trigger hat man nun die Möglichkeit, Zustände vor und nach dem Auftreten des Fehlers zu sehen, was natürlich sehr wichtig sein kann.