嵌入式系统设计应用无所不在,量测工程师在面对同时存在的各种模拟讯号和数字混合讯号时,经常会出现一些可预测和不可预测的问题,以及较不常见事件发生机率低的复噪声号,这时量测工程师需要应用高效能的示波器,在有效时间内捕获和记录模拟数字混合讯号,并对这些讯号进行回放、译码,进而深入分析、除错。但由于混合讯号的复杂性,要实现对各种讯号的同步触发非常困难。因此,提升示波器针对不可预测混合讯号的捕获机率以及混合讯号示波器(MSO)的整合功能,兼顾示波器波形捕获率和取样率之间的最佳设计,才能强化嵌入式设计和序列总线混合讯号除错量测的效能。

图为Agilent电子量测事业群营销处市场项目经理潘光平。(Source:HDC)
图为Agilent电子量测事业群营销处市场项目经理潘光平。(Source:HDC)

Agilent电子量测事业群营销处市场项目经理潘光平表示,嵌入式设计中混合讯号的输出输入(I/O)单元是由数字讯号控制,属于multilane的混合讯号,便担负整合模拟动作与数字控制多重讯息的传递重责。例如最为直观的8-bit数字模拟ADC转换器,其中sample电路便把模拟讯号切割为8 bit数字单元送到内存中。嵌入式系统混合讯号量测的重要关键,便在于MSO混合讯号示波器。早在1998年HP时期,Agilent便率先提出MSO混合讯号示波器,以2~4个模拟输入以及16个数字信道为基础,就已经达到混合讯号示波器采用最多16个数字信道的技术要求,目前80%以上的MSO示波器多以8~16bit信道数为主,超过32bit以上就交由逻辑分析仪处理。

潘光平进一步指出,当前MSO示波器的设计架构,不仅是测试混合讯号,更要达到同时触发的要求,让示波器和逻辑分析仪共享触发电路,以便让两者能同时触发,同时显示和更新波形,使MSO示波器就在同一显示器上看到在时间点对齐的多个模拟和数字波形。潘光平强调,在特定数字控制信道范围内进行同步触发,回溯检视模拟讯号的不规则性异常突发讯号(Glitches)问题所在,或者在不知何种数字信道范围调条件,先进行模拟信道触发,反推测试数字讯号的Glitches问题所在,以混合讯号的交替触发功能作为媒介,进一步提升混合讯号测试效能。

潘光平深入说明强调,嵌入式设计混合讯号量测需求通常不超过1GHz,可支持4GHz的Agilent InfiniiVision 7000混合讯号示波器系列,搭配硬件加速型译码功能及深度内存能提供每秒100000个波形补获率,能够测试出较不常见事件发生机率低的异常突发讯号。同时Agilent应用MegaZoom硬件加速技术于译码、触发、波形更新等效能上,并支持内存分段撷取触发,对于提升混合讯号量测功能有非常大的帮助。这些比起一般以软件加速进入内存更新较慢、波形捕获率随之降低的示波器效能为佳,因为软件加速的混合讯号示波器若要提高波形捕获率,取样率则会跟着降低,模拟讯号的还原能力也较为薄弱,这也意味着数字带宽也跟着降低,那么也较为不易测试出异常突发讯号所在。

潘光平进一步表示,未来针对I2C、SPI、CAN、LIN、FlexRay、RS-232/UART等数字序列总线(serial bus)的译码及触发量测,特别是在车用电子总线领域,会是MSO混合讯号示波器及应用软件开发的重点项目。今年Agilent正积极发展应用于车用电子总线混合讯号的示波器功能,目前Agilent已与BMW、Benz、丰田、本田以及中国等知名车厂合作数字序列总线译码触发测试,藉此扩展Agilent在混合讯号示波器解决方案的影响力。