引言

　　觸發(fā)是在屏幕上播放穩(wěn)定的重復波形的關鍵,，同時也為捕獲一次性事件提供了一個有效的工具。隨著數(shù)字示波器的出現(xiàn),，觸發(fā)功能得到了許多新的擴展,。

　　大多數(shù)示波器提供了輔助觸發(fā)系統(tǒng)或“B”觸發(fā)器，允許用戶定義范圍更寬的條件,。B觸發(fā)器等待主(褹)觸發(fā)發(fā)生,，然后在越過自己的邊沿門限時觸發(fā)采集。這兩者可以結(jié)合使用,，以設置某些相當復雜的觸發(fā)條件,。例如，A可能在設備時鐘輸入線路上檢測到一個毛刺,，如果在輸出上遇到上升沿或下降沿,，可以觸發(fā)B。如果沒有這種轉(zhuǎn)換,，那么毛刺可以忽略,。這兩套條件結(jié)合使用，可以確定毛刺是否會引起不想要的狀態(tài)變化,。

　　直到最近,，B觸發(fā)功能一直限于邊沿檢測。但是對于復雜的新信號格式,，特別是PCI Express和串行ATA等串行協(xié)議中使用的信號格式,，需要觸發(fā)系統(tǒng)的功能與其待處理的信號之間更好地匹配。

　　這些快速新協(xié)議中的錯誤可能來自多個事件的綜合結(jié)果,，如邏輯狀態(tài),、偏移,、瞬變、上升時間問題等,。有時，必需規(guī)定非常精確的條件范圍,，以確定難以捕捉的錯誤,。這要求觸發(fā)工具系列能夠分析更多的條件?？梢圆捎秒p觸發(fā)排列來解決這一問題,，其中B觸發(fā)系統(tǒng)與A系統(tǒng)基本上相同。只是在許多情況下,，A條件相對簡單,，而在理想情況下，B觸發(fā)器應能夠評估比較復雜的一套指標,，如只在其它邏輯信號處于規(guī)定狀態(tài)時才會有效的事件數(shù)量等,。但是，相關觸發(fā)B一直缺乏A觸發(fā)系統(tǒng)的靈活性,。因此大多數(shù)示波器僅提供了非常簡單的B觸發(fā)器,。

　　讓兩個觸發(fā)器共同運行

　　圖1是簡化形式的全功能雙觸發(fā)系統(tǒng)。



　　　　　　　　　　　　　　　圖1 全功能雙觸發(fā)結(jié)構(gòu)

　　其中位于最后的觸發(fā)器將幫助示波器捕獲有問題的信號,，可能發(fā)生的條件如下：

是否發(fā)生A事件,。用戶可以規(guī)定邊沿、削幅脈沖或許多其它條件,；
在A事件發(fā)生時正確的邏輯狀態(tài)(從最多兩個不同輸入中收集)是否生效,；
是否滿足A觸發(fā)器和B觸發(fā)器之間的延遲條件。“延遲”可以用時間或事件數(shù)量表示,；
是否發(fā)生B事件,。這可以是建立時間/保持時間超限、削幅脈沖或A觸發(fā)器使用的同一類型列表中的任意選擇,；

　　在B事件發(fā)生時正確的邏輯狀態(tài)(也從最多兩個不同輸入中收集)是否生效,；

　　在整個過程中任何點上是否發(fā)生復位條件。復位將會繞過所有后續(xù)步驟,，返回開頭,。

　　通過以上條件的依次執(zhí)行明顯提高了觸發(fā)系統(tǒng)的靈活性。在同時考慮這兩種事件條件及邏輯判定符時,，可能的組合數(shù)可以達到幾千種,。這樣，用戶獲得了一系列編程選擇,，從簡單的單個輸入上的邊沿門限,，到使用兩個觸發(fā)器,、邏輯判定及時間或事件數(shù)量的復雜公式。

　　源自電腦編程領域的IF-THEN-ELSE構(gòu)成了這類觸發(fā)結(jié)構(gòu)的概念模型,。如圖1所示,，這些語句還包括其它判定符(如A和B之間的定時器/計數(shù)器)。不管B事件是否發(fā)生,，在A事件之后隨時都可以發(fā)生復位,。

　　使用兩個觸發(fā)器找到一個脈沖

　　本文通過最新磁盤驅(qū)動器設計項目來介紹全面對稱的雙觸發(fā)系統(tǒng)。

　　本系統(tǒng)中,，讀/寫電路中的一個單元設計成在每個有效系統(tǒng)寫入啟動(WE)周期中執(zhí)行一串32條寫入命令,。圖2描述了較大的周期時間與導致數(shù)據(jù)寫入的各個脈沖的關系。



　　　　　　　　　　　　　圖2 兩個觸發(fā)器捕獲偏離的寫入脈沖

　　在這一新興設計中,，由于某些周期中發(fā)生了額外的脈沖,，導致間歇性錯誤。盡管沒有任何方式預測什么時候會發(fā)生第33個脈沖,，但通過某種手段捕獲不同的33個脈沖的順序可以更簡便地識別可能相關的其它系統(tǒng)事件,。

　　一種解決方案是使用傳統(tǒng)邊沿觸發(fā)器采集多次重復的WE周期及相關的寫入脈沖順序，檢測每個WE周期的前沿,，然后手動滾動通過數(shù)據(jù),，找到有問題的周期。這種方法耗時長,，而且不能保證在示波器波形的存儲容量范圍內(nèi)錯誤脈沖只出現(xiàn)一次,。工程師更希望的解決方案是只在發(fā)生33個脈沖周期時觸發(fā)采集。其好處在于,，感興趣的周期將自動顯示在屏幕上,，而不需麻煩的手動搜索。當然還會存儲觸發(fā)事件前和觸發(fā)事件后的相關數(shù)據(jù),，但是觸發(fā)發(fā)生的簡單事實證明了存在33個脈沖周期,。

　　這也正是雙觸發(fā)系統(tǒng)必不可少的地方。在這種情況下,，磁盤驅(qū)動器設計人員需要設置一個相關觸發(fā)器,，其中WE信號的前沿(正向沿)作為A觸發(fā)事件，而后沿則作為復位條件,。

　　在這一過程中,，A事件啟動延遲計數(shù)器，計算脈沖數(shù)量,。一旦產(chǎn)生了32個脈沖,，它會使B觸發(fā)器監(jiān)測第33個脈沖。當檢測到特定脈寬時,，B系統(tǒng)便設成觸發(fā)采集,，這時,，示波器觸發(fā)并記錄數(shù)據(jù)。如果沒有第33個脈沖,，復位條件會重新準備A觸發(fā)器,，再次啟動整個流程。

　　如果B觸發(fā)器只限于邊沿檢測,，那么這種方法是不可能實現(xiàn)的,。在這一過程中，不應忽視復位功能值,，因為它決定著如果未能發(fā)生相應的A事件和B事件組合,，示波器及其用戶不會一直等下去,。

　　反常的第33個脈沖是電路中其它地方邏輯設計錯誤的結(jié)果,。由于可靠的偏離脈沖檢測方法，設計人員能夠使用邏輯判定,，進一步縮小觸發(fā)條件,，進而找到故障所在。

　　檢測通路間偏移

　　許多串行通信技術開始時采用單通道串行傳輸結(jié)構(gòu),，后來又演變成增加多條同步傳輸通路,，以提供更高的數(shù)據(jù)速率。這些通路并不以并行總線的方式同步,，因為數(shù)據(jù)將在目的設備中重新對準,。但是，通過串行鏈路傳送的相關數(shù)據(jù)分組之間允許的延遲或偏移有限定極限,，不能遵守這一極限稱為“通路超限”,。

　　在最基本的形式下，超限測量由其中一條數(shù)據(jù)流上觸發(fā)的一個字符與相鄰通路中的相對數(shù)據(jù)偏移組成,。但偏移可能會隨著時間變化,，在某個時間點位于容限范圍內(nèi)的通路在另一個時間點可能會越過邊界，所以關鍵是長期內(nèi)的偏移行為,。

　　全功能雙觸發(fā)系統(tǒng)的示波器為監(jiān)測偏移變化提供了一個強大的工具,。它可以檢測任何時間內(nèi)任意兩條通路之間的時間偏移，可以是幾ns,，也可以是幾天,。同時還可以在顯示屏上捕獲超出偏移時間范圍的事件，并使用儀器的采集計數(shù)器計算事件的數(shù)量,。



　　　　　　　　　　　　　　　　圖3 串行通路偏移超限測量

　　圖3是對落入8 ns時間窗口內(nèi)任何地方的偏移測量進行合格/不合格測試的實例,。設置如下：

　　A事件是通路0上的逗號字符。由于它具有可預測的脈寬,，因此可以使用脈寬觸發(fā)格式檢測到逗號,。

　　B事件是通路1中的逗號字符,，通過在B系統(tǒng)中定義脈寬觸發(fā)器捕獲。

　　A觸發(fā)器和B觸發(fā)器之間的程控延遲設為16.8 ns,，這是被測設備的技術指標,。也既是窗口的“早期”邊界。

　　復位時間值設為24.8 ns,，這是總線標準允許的容限,，既是窗口的另一條邊界。

　　在這種情況下,，如果檢測到A事件,，那么在通路1的事件偏移落在16.8 ns和24.8 ns之間時將觸發(fā)B觸發(fā)器。如果在24.8 ns極限到期前沒有檢測到任何B事件,，那么儀器將重新準備A觸發(fā)器,，開始查找新的周期。在圖3中,，通過采集發(fā)現(xiàn)兩條通路之間的偏移是19.8 ns,。

　　監(jiān)測信標

　　許多串行通信設備通過傳輸由專門分組包的包頭和可變長度數(shù)據(jù)塊組成的“信標”信號，來表明其存在于通信信道上,。有時這些設備會在錯誤狀態(tài)下開機,，并會傳送一個信標，其中包含與設備狀態(tài)有關的額外信息,，這時可能會導致信標長于正常時長,。而信標信號的最大長度是大多數(shù)設備指標的組成部分，因此必須檢查任何超限特點,。具有全功能A觸發(fā)系統(tǒng)和B觸發(fā)系統(tǒng)的示波器可以解決這種測量問題,。圖4是檢測到信標寬度超限時采集設置的屏幕圖。



　　　　　　　　　　　　　　　圖4 檢測信標寬度超限

　　A事件觸發(fā)器設成檢測信標信號包頭分組中的逗號字符 (K28.5,，8b/10b格式),。為此，要使用脈寬觸發(fā)格式,。有效的A事件定義為由逗號字符中五個二進制1或0組成的總脈寬,。

　　在“正確”信標信號的最大寬度上設置A-B的延遲時間。B觸發(fā)器直到延遲已過時才開始評估其條件,，這時信標應該空閑,。

　　B事件觸發(fā)器設置為超時。在觸發(fā)系統(tǒng)的語言中,，也就是定義為沒有發(fā)生轉(zhuǎn)換的一段時間,，換句話說是沒有信號。如果在應該為“無”時檢測到信標活動，B觸發(fā)器將會被觸發(fā),。

　　復位條件也用時間表示,。它定義了測量感興趣的周期時的結(jié)束時間。設為3.0 ms,，其主要作用是讓A觸發(fā)器準備另一次采集,。

　　在上面匯總的觸發(fā)條件下，示波器將很容易地檢測到信標寬度錯誤,，進而揭示出設計中的問題,。

　　結(jié)語

　　以上應用實例依賴兩個強健的對稱觸發(fā)系統(tǒng)并排工作。這些實例說明了通過靈活的兩級觸發(fā)系統(tǒng)怎樣觀察在當前快速數(shù)字設備中產(chǎn)生信號和錯誤的復雜相關性,。帶有對稱A觸發(fā)和B觸發(fā)的現(xiàn)代數(shù)字示波器為迎接這些棘手的測量挑戰(zhàn)及其它問題提供了理想的手段,。