数据域测试仪

发展历程

数据域测试仪产生于20世纪70年代初，是随着集成电路、数字计算机系统出现而发展起来的。早期的数据域测试仪用于简单数字电路的测试，通道数少、采样时钟频率低、存储深度小、分析能力弱，常常需要人工根据真值表等对测试结果进行判断。数据域测试仪现已发展为通道数目达到上百个，采样速率达每秒数十吉采样次数，数据发生速率达10吉比特/秒以上，数据存储深度达到数百兆点。同时具备强大的分析能力，可以对超大规模集成电路内部性能和高速数字系统的逻辑时序、接口总线、传输协议、软件代码等进行直观的分析。未来，数据域测试仪在不断提高分析速率的基础上，主要增强协议分析、软件分析等能力。

特点

根据被测量的信号特性的不同，可将测试仪器分为时域测试仪、频域测试仪、数据域测试仪和调制域测试仪。数据域测试仪主要关注数字信号在特定时刻的逻辑电平状态“0”或“1”。多位数字信号组合构成数据，大量数据有序的集合构成数据流。数据域测试仪是测试数据流的仪器，应用于数字电路系统、计算机总线系统等的测试与故障诊断。

数字系统具有5个特点：①数字信号通常多位并行传输。②数字信号通常按时序传递。③数字信号通常是非周期的。④数字系统需要完成特定的逻辑功能，数据流通常包涵特定的逻辑意义。⑤部分数字系统包含微处理器，从而也包含软件系统。

数据域测试仪相应地也具有5个特点：①数字域测试仪具有较多的通道数目。②数字域测试仪只检测特定时刻的信号。③数字域测试仪具有强大灵活的触发系统。④数据域测试仪能进行数字系统逻辑功能检测。⑤部分数据域测试仪具有软件测试功能。

分类

数据域测试仪按照功能可分为：数据发生器、逻辑分析仪、协议分析仪、误码率测试仪、特征分析仪、数字集成电路测试仪、嵌入式系统在线测试仪等。数据发生器为通用的发生类数据域测试仪，用于产生灵活的数据流；逻辑分析仪为通用的采集类数据测试仪，采集并显示分析多通道数据流信息；协议分析仪和误码率测试仪则是满足特定需求的数据域采集分析仪器，通常是在逻辑分析仪硬件平台上配套相关的分析软件实现主要功能：协议分析仪可实现对USB、PCIe等总线通信协议的直观分析，误码率测试仪对输入和输出码流进行对比测试以检测出传输误码率；特征分析仪是早期的简易型数据域测试仪器，通过提取数字信号特征字的方式快速判断被测电路工作状态；数字集成电路测试仪根据测试向量产生激励信号施加于被测芯片，并采集响应信号与预期值进行比较，从而实现对数字集成电路参数及功能的测试；嵌入式系统在线测试仪可以对运行中的嵌入式软硬件系统进行综合测试。

构成

数据域测试仪由主机与探头或驱动器构成。探头实现信号的获取，将输入的电信号按照设定的门限分辨为逻辑“0”或“1”，驱动器实现数字信号输出驱动，按照设定的电平输出数据信号。主机软件将采集到的数据进行各种处理，提供给用户直观的分析结果，或提供数据编辑功能以产生复杂输出波形。为了适应现代计算机系统测试需求，数据域测试仪的分析速率越来越高、通道数越来越多。如果测试仪本身各通道延迟不一致，可能导致采样数据与实测值不符，或输出数据与设定值不符，将引起逻辑测试功能错误，所以多通道同步校准与一致性技术是保证数据域测试功能的关键。

技术指标

数据域测试仪最主要的技术指标为通道数目、分析速率、存储深度等。通道数目代表可分析数据的位宽。分析速率对采集率仪器来说意味着采样速率，越高的采样率越能捕捉到更窄的脉冲；对发生类仪器来说分析速率对应于数据发生率。存储深度即数据存储容量，在存储深度一定时，全部存储数据对应的时间长度随着分析速率提高而下降。

应用

数据域测试仪适用于数字系统和计算机系统的测试，配合软件可实现丰富的在线检测功能。典型的应用案例如嵌入式计算机系统软件在线检测，其工作原理简述如下：首先通过探头将被测嵌入式系统总线上的数字信号接入逻辑分析仪，设置适合的采集参数，同时在被测试的嵌入式软件特定位置中插入一些函数，称为“打桩”，当被测程序运行到打桩点时会触发逻辑分析仪进行采集。对总线上采集到的数据进行分析即可得到嵌入式系统的运行情况，可对被测软件系统进行覆盖率分析、性能分析、内存分配分析、执行追踪分析等。