KingstVIS 逻辑分析仪使用介绍

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  • KingstVIS 逻辑分析仪使用介绍
      • 一: 逻辑分析仪是什么
      • 二：采样原理
      • 三：和示波器有什么区别
      • 四：产品介绍
      • 五：软件介绍
      • 六：设备连接
      • 七：使用详解
      • 八：常见问题

一: 逻辑分析仪是什么

逻辑分析仪是利用时钟从被测系统中采集和显示数字信号的仪器，主要作用在于时序判定和分析。逻辑分析仪不像示波器那样有许多电压等级，而是只显示两个电压（逻辑 1 和 0）。设定了参考电压后，逻辑分析仪将被测信号通过比较器进行判定，高于参考电压为逻辑 1，低于参考电压为逻辑 0，在 1 与 0 之间形成数字波形。在针对单片机、嵌入式、FPGA、DSP等数字系统的测量测试时，相比于示波器，逻辑分析仪可以提供更佳的时序精确度、更强大的逻辑分析手段以及大得多的数据采集量。

二：采样原理

举例：

例如：一个待测信号使用 1M 采样率的逻辑分析仪进行采样，当参考电压（阈值电压）设定为 1.5V 时，逻辑分析仪每隔 1us 将当前电压与 1.5V 相比较，超过 1.5V 判定为高电平（逻辑 1），低于 1.5V 判定为低电平（逻辑 0），从而生成一个采样点，然后将所有采集到的采样点（逻辑 1 和 0）用直线连接成一个波形，用户便可以从中观察和分析实际信号的时序、逻辑错误、相互关系等等。

三：和示波器有什么区别

示波器采集（模拟信号）

逻辑分析仪波形（数字信号）

区别：
1. 逻辑分析仪只能观察信号的高低电平（逻辑电平），而示波器能观察到信号的具体电压大小。
2. 逻辑分析仪的应用更偏向于数字电路的时序逻辑分析，并不关注信号本身的波形结构；而示波器虽能测量整个信号的波形，从中分析出信号的异常和干扰，但无法长时间、多通道记录信号的时序逻辑，在分析时序逻辑方面能力较弱。

四：产品介绍

  1. 产品型号及规格：

  2. 支持的协议类型

五：软件介绍

  1. 安装软件
    下载地址链接：http://www.qdkingst.com/cn

    双击安装包文件，即可启动安装程序，安装过程与通常Windows 软件安装流程一致，可根据提示一路点“下一步”即可完成。在软件安装的过程中，还会自动安装硬件设备的驱动程序，可能会弹出如下所示的对话框（具体内容可能因操作系统不同而有所差异），请点击“安装”以完成设备驱动程序的安装。

  1. 软件界面简介：

    如上图，软件界面可分为以下几个主要部分：

    ①、工具栏：位于界面上方，包含当前设备的一些常用设置，以及最右端的主菜单按钮；
    ②、阈值电压：位于界面左上方，可通过下拉框选择或自定义阈值电压值；
    ③、通道设置栏：位于界面左侧，是当前启用的测量通道的编号和名称；
    ④、波形显示窗口：位于界面中部，最上一栏是时间轴，中间显示采集到的波形和解析
    出的数据等，最下一栏是滚动条；
    ⑤、采样结果分析窗口：位于界面右侧，其上部显示常用的测量结果，其下方可以添加
    协议解析器并显示解析后的结果

六：设备连接

  1. 连接设备与电脑
    软件安装完成后就可以连接硬件设备了，用附带的 USB 线连接逻辑分析仪与电脑，电脑上会提示发现新硬件，驱动安装完成后，在“设备管理器—>通用串行总线”下可以找到一个名为“Kingst Instrument – Logic Analyzer”的新设备。设备连接到电脑并安装好驱动后，打开 Kingst VIS 软件将自动进行设备连接，连接完成后在软件界面左上方的设备控制栏内会显示当前设备型号，并提示已连接，如下图所示。

  1. 连接设备与被测系统
    将分析仪的 GND 通道与被测系统地可靠连接，然后将分析仪信号通道连接到被测系统的待测信号上。逻辑分析仪一般都拥有 8 个以上的通道，如待测信号数量少于通道数量，则可以自由选择任意通道进行连接，软件上的通道标号与硬件设备的通道号是一一对应的。

  1. 多点接地提高测量准确度
    ①、直接连接——分析仪的 GND 通道一定要直接连接到被测系统的地线上，不能再经过中间引线；
    ②、分散连接——将 GND 通道与被测系统的连接点分散在被测系统的不同位置的地线上，而不要用一个地线点连接多条分析仪的 GND 通道。

七：使用详解

  1. 采样深度与采样率设置
    采样深度：即对被测信号一次采集的样点总数。它直接决定了一次采样所能采集到的数据量的多少，显然深度越大，一次采集的数据量越大。
    采样率： 也称采样速率，即对被测信号进行采样的频率， 也就是每秒所采集的样点数。它直接决定了一次采样结果的时间精度，采样率越高，时间精度越高。一次采样结果的时间精度就等于“1/采样率”，即一个采样周期。
    采样时间： 采样时间=采 样深度/采样率

  2. 常见波特率最小采样率
    原则： 采样率必须是信号频率的2倍以上才能还原出信号，因为逻辑分析仪是数字系统，算法简单，所以最低也是5倍于信号的采样率才可以，一般选择10倍左右效果就比较好了
    简单公式：采样率=5*波特率

    波特率最小采样率
    960050Khz
    19200100Khz
    38400200Khz
    57600500Khz
    1152001Mhz

  3. 触发条件设置
    所谓触发就是设置一定的条件，当被测信号满足该条件时，才开始采集数据，而该设定条件就叫做触发条件。触发条件包括信号的跳变沿、高低电平或二者的组合等。触发条件要根据被测信号的特点来设置，比如在 UART 串口通信中，因为通信空闲状态，即没有通信数据传送的时候，信号线上是高电平，而每一帧 UART 数据都是由空闲高电平到起始位低电平的变化开始的，所以我们就应该把触发条件设定为该通道上的下降沿。

  4. 采集信号

  5. 波形观察与操作
    完成一次采样后，波形即显示到电脑屏幕上。下面我们以一个实际案例进行说明，如下图，是I2C 通信过程的一次采集结果。

 由图可见，当前的时间轴比例太大，导致有效信号波形被压缩在很小的一段内，根本看不清楚。此时，可以将鼠标移动到有效波形的位置处，然后点击鼠标左键，即可放大波形。局部放大后的效果如下图。  

  通过鼠标可以对波形窗口进行如下多种方便的操作：    ①、点击左键：放大波形；    ②、点击右键：缩小波形；    ③、滚轮向上滚动：放大波形；    ④、滚轮向下滚动：缩小波形；    ⑤、左键按住拖动：左右拖动波形；    ⑥、点击通道左端按钮：移动前一个边沿到中心；    ⑦、点击通道右端按钮：移动后一个边沿到中心

  1. 波形测量
    以通过软件界面右侧的测量窗口对当前波形进行一些方便的测量和统计。点击测量窗口右上角的”设置”按钮，可以列出软件支持的所有测量功能，用户可以点击对应的菜单项选中或取消该功能的显示，如下图所示。

    选定某些功能后，将鼠标移动到波形显示窗口内，此时测量窗口内将显示鼠标当前位置相关参数的测量结果。
    ①、脉宽：显示鼠标当前所在位置脉冲（简称当前脉冲）的宽度；
    ②、周期：当前脉冲与下一个脉冲所组成的一个完整周期的周期值；
    ③、占空比：当前脉冲与下一个脉冲组成的完整周期内高电平时间的占比；
    ④、频率：上述②周期值的倒数；

  2. 协议解析器
    如果被测信号符合某种标准协议，比如 UART、I2C、SPI 等 Kingst VIS 软件支持的协议，那么软件除了可以显示波形和一些测量数据外，还可以直接按照标准协议的时序规范将被测信号解析成具体的数据，并以十六进制、十进制、二进制或 ASCII 码的形式显示在波形窗口。点击协议解析器设置栏右端的 按钮，软件将会列出最近使用的协议，如下图所示。

  点击“更多解析器”，软件将会列出所有支持的协议,假如我们用通道 0 采集了一路modbus信号，那么我们点击菜单中的 modbus，然后就会弹出 modbus协议的设置对话框，如下图：  

  设置完成，采集一次数据，可以看到对应的波形，在波形上方和软件界面右下角可以看到当前波形解析结果，如下图。

  1. 数据导出
    ①、导出采样数据点击软件右上角的 主菜单按钮，再点击“导出据…”，出现如下图所示界面，选择要导出文件的类型即可。

    ②、导出解析数据
    如果软件已经添加了某个协议解析器，并成功解析出了一些数据，那么此时可以单独将该协议解析器已解析出的数据导出保存。

  2. 阈值设置

    设置方法如下图，可以选择已有的阈值，或者自定义阈值。

    注意：采集信号时需要根据通信方式的 高低电压差设置采样阈值，不然采集失败，常见集中通信方式信号电压差如下：

    • RS485:2V~6V(A,B)
    • RS232:3V~15V(RXD/TXD,GND)
    • CAN：0V~2V (H,L)

八：常见问题

  1. 软件使用
    • 波形采集出来了，但是波形解析数据不对。
      原因1：采样阈值设置不对，根据信号电压差重设。
      原因2：采样率设置过低，选择高点的采样率
      原因3：解析器参数设置不对，比如波特率，是否反相，主从模式等。
    • 点击开始采集，还没到达触发条件，自动开始采集
      原因1：采样阈值设置过低，受干扰触发采集。
      原因2：在采样启动选项，没选择“仅当满足触发条件时”。
      在这里插入图片描述