嵌入式系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)與混合信號分析

嵌入式系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)與混合信號分析蘇一國內(nèi)銷售部北區(qū)經(jīng)理

RIGOL概況北京普源精電科技有限公司總部設(shè)在北京，蘇州設(shè)有研發(fā)生產(chǎn)基地，美國、歐洲設(shè)有分公司現(xiàn)有員工400余人，其中研發(fā)工程師超過100人RIGOL?是公司的英文名稱和注冊商標(biāo)RIGOL是國家級高新技術(shù)企業(yè)；作為牽頭單位承擔(dān)“2013年國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)”公司擁有所有產(chǎn)品的全部核心知識產(chǎn)權(quán)，以自主品牌向60多個國家和地區(qū)的用戶提供服務(wù)自主擁有組裝流水線、注塑車間、SMT貼片車間，CNC數(shù)控加工車間，以實(shí)現(xiàn)更好的品質(zhì)控制電子測量儀器化學(xué)分析儀器微波/射頻通用測量化學(xué)分析產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域:藥物分析及研發(fā)食品安全及質(zhì)控環(huán)境監(jiān)測與保護(hù)科研和教學(xué)產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域:科研和教學(xué)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工業(yè)自動化和汽車電子廣播電視和通信RIGOL業(yè)務(wù)分布RIGOL產(chǎn)品發(fā)展軌跡每年都有新產(chǎn)品推出：全部國內(nèi)首創(chuàng)、達(dá)到同類產(chǎn)品國際水平RIGOL產(chǎn)品已得到國際主流市場認(rèn)可RIGOL

DS6000系列數(shù)字示波器獲得有“科技創(chuàng)新奧斯卡”之稱的美國R&D1002011年度大獎，這是該獎創(chuàng)立以來中國儀器公司首次獲獎RIGOL

DG4000系列函數(shù)任意波形發(fā)生器獲得R&D1002012年度大獎，這是中國大陸公司首次兩次獲獎RIGOL

的創(chuàng)新不是憑“僥幸”，“內(nèi)涵式”發(fā)展的創(chuàng)新機(jī)制正在形成和不斷完善RIGOL的專利和標(biāo)準(zhǔn)RIGOL

是“數(shù)字存儲示波器通用技術(shù)條件和測試方法”國家標(biāo)準(zhǔn)的起草單位，是“函數(shù)信號發(fā)生器通用技術(shù)規(guī)范”等多項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)的牽頭單位RIGOL

是“LXI國際標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟”的戰(zhàn)略核心成員，是全球僅有兩個LXIA類設(shè)備比對測試實(shí)驗(yàn)室之一RIGOL

2010年成為北京市專利試點(diǎn)單位、2011年又被評為北京市專利示范單位RIGOL

已申請專利412件，其中發(fā)明專利309件，現(xiàn)在每年專利申請量超過一百件嵌入式系統(tǒng)發(fā)展趨勢系統(tǒng)時(shí)鐘越來越快集成度日益提高各種串并行總線的大量應(yīng)用電磁兼容性要求日益提高嵌入式電路調(diào)試挑戰(zhàn)偶發(fā)異常故障捕獲采集完整的指令執(zhí)行過程各種串并行總線分析系統(tǒng)級混合信號調(diào)試示波器功能多樣化趨勢示波器是嵌入式設(shè)計(jì)工程師的首選測試工具示波器可以完成模擬信號、數(shù)字信號、各種總線數(shù)據(jù)的時(shí)域分析部分產(chǎn)品還可提供信號源、電壓表和頻譜分析功能Rigol示波器提供的測試功能：高達(dá)5Gs/s采樣率高達(dá)140M存儲長度4通道模擬+16通道數(shù)字信號常見串行總線的分析和解碼I2C，SPI，RS232/UART，CAN，F(xiàn)lexray…波形捕獲率與調(diào)試效率嵌入式系統(tǒng)工作頻率提高，各種偶發(fā)異常成為重要故障因素低重復(fù)性導(dǎo)致捕獲這種異常很困難波形捕獲率是衡量示波器單位時(shí)間內(nèi)完成波形捕獲次數(shù)的指標(biāo)高波形捕獲率將極大提高電路調(diào)試的效率Ultravision技術(shù)與波形捕獲率ADCDisplayMemoryUltravision平臺可以提供：最高18萬次/秒波形捕獲率140M高存儲長度波形錄制與分析功能極大提高電路調(diào)試效率存儲長度對波形測試的影響存儲長度直接影響單次捕獲的波形長度高采樣率配合長存儲才能保證捕獲較長的指令執(zhí)行和信號變化應(yīng)用實(shí)例：電腦啟動過程中會和外圍設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)證性的通訊，這個過程長達(dá)幾十秒，而其中的信號頻率一般在MHz級10s周期多達(dá)18萬幀的波形錄制專用數(shù)據(jù)分析導(dǎo)航旋鈕WaveFinder回放分析波形波形錄制及回放：WaveFinder波形錄制及回放獨(dú)特的波形分析工具波形分析比較當(dāng)前幀錯誤幀數(shù)量當(dāng)前錯誤幀當(dāng)前幀差異局部范圍的直方圖及色譜顯示所有錄制波形的錯誤色譜顯示當(dāng)前幀及上下幀的縮微圖基于P/F的波形分析常用串行總線調(diào)試需求典型嵌入式系統(tǒng)通常包含多種串行總線MCU/DSP/CPU與存儲器、FPGA、I/O之間傳感器與控制器的通信串行總線分析已經(jīng)成為系統(tǒng)調(diào)試和嵌入式軟件debug的重要步驟總線觸發(fā)和協(xié)議解碼功能使示波器成為總線調(diào)試的有力工具Rigol示波器串行總線觸發(fā)和解碼功能各種總線的觸發(fā)功能為標(biāo)準(zhǔn)配置I2C解碼SPI解碼CAN解碼RS232解碼FlexRay解碼混合信號測試需求用戶需要什么樣的混合測試模擬信號和數(shù)字信號的混合信號和總線數(shù)據(jù)的混合時(shí)間相關(guān)的信號捕獲是混合信號分析的關(guān)鍵保證數(shù)字通道具有足夠的存儲深度和采樣率Rigol混合信號測試方案從入門到高端，Rigol為用戶提供完整的混合信號測試工具50MHz~500MHzMSO示波器人性化設(shè)計(jì)，為用戶提供好用的MSO保證最佳性能，沒有任何性能折衷的測試工具人性化設(shè)計(jì)：信號顯示采用不同顏色區(qū)別顯示高電平、低電平及邊沿人性化設(shè)計(jì)：信號顯示采用不同顏色區(qū)別顯示高電平、低電平及邊沿突出高亮顯示當(dāng)前選擇通道人性化設(shè)計(jì)：通道狀態(tài)信息采用不同顏色區(qū)別顯示高電平、低電平及邊沿突出高亮顯示當(dāng)前選擇通道通道指示器顯示當(dāng)前通道狀態(tài)信息人性化設(shè)計(jì)：圖形顯示將并行總線數(shù)據(jù)恢復(fù)成模擬顯示曲線和原始模擬信號比對，直觀評估AD/DA電路性能沒有任何性能妥協(xié)的MSO高達(dá)1GS/s的數(shù)字通道采樣率高達(dá)28M每通道的存儲長度保證用戶完整采集長時(shí)間的波形序列混合解碼能力模擬和數(shù)字通道都支持總線解碼支持同時(shí)兩路解碼信號可以來自數(shù)字通道，也可來自模擬通道模擬、數(shù)字與總線，復(fù)雜系統(tǒng)的調(diào)試實(shí)例DigitalBus

MSOD1-D6ADCBusClockMSOD0Signal

ConditioningFixedTest

RampSignalADCInput

MSOCh1嵌入式設(shè)備的EMI測試EMI（ElectromagneticInterference，電磁干擾）是一種可以通過空間（輻射）或線路（傳導(dǎo)）傳遞電磁干擾，影響電氣和電子線路正常運(yùn)行的現(xiàn)象。ConductionRadiationEMCEMIEMS通過EMC認(rèn)證測試，保證產(chǎn)品正常工作為什么要測試EMI在高速嵌入式系統(tǒng)及各種消費(fèi)電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，高頻信號線、集成電路的引腳、各類接插件等都可能成為具有天線特性的輻射干擾源，能發(fā)射電磁波并影響其他系統(tǒng)或本系統(tǒng)內(nèi)其他子系統(tǒng)的正常工作。大部分國家和政府都提出了管控要求。產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段的EMI測試重新設(shè)計(jì)EMI仿真預(yù)兼容測試預(yù)兼容測試認(rèn)證測試COC項(xiàng)目計(jì)劃原理框圖實(shí)驗(yàn)樣機(jī)工程樣機(jī)商品樣機(jī)PC仿真軟件近場探頭頻譜分析儀EMI測試接收機(jī)EMI測試系統(tǒng)沒通過沒通過沒通過沒通過簡易的EMI預(yù)兼容測試EMC標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證測試是遠(yuǎn)場測試，遠(yuǎn)場測試能給出頻率信息，即哪些頻點(diǎn)超標(biāo)了，但是沒有位置信息。由于近場的輻射越大，遠(yuǎn)場的輻射也必然越大。通過近場測量可以很方便的實(shí)現(xiàn)干擾定位，甚至可以精確到IC引腳以具體走線，從而判定干擾產(chǎn)生的原因。頻譜分析儀是EMI測試、診斷和故障檢修中用途最廣的一種工具。頻譜儀近場探頭RigolEMI診斷與預(yù)測試方案提供電磁兼容測試套件（選件）200Hz,9kHz,120kHz濾波器

準(zhǔn)峰值（Quasi-Peak）檢波器

近場探頭

應(yīng)用于電磁兼容預(yù)測試EMI濾波器準(zhǔn)峰值檢波器近場探頭組EMI測試實(shí)例：開關(guān)電源EMI問題定位第一步利用EM5030-1探頭探測PCB某處磁場大致強(qiáng)度發(fā)現(xiàn)10MHz，70MHz，107MHz附近有較強(qiáng)的磁場輻射依據(jù)相關(guān)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)限制線判斷是否需要關(guān)注EMI測試實(shí)例：開關(guān)電源EMI問題定位

第二步利用EM5030-3進(jìn)一步定位（探測探頭附近的兩根較長的引線）

發(fā)現(xiàn)其中一根（電池供電時(shí)的初級線圈）輻射比較強(qiáng)，頻率在10MHz，70MHzEMI測試實(shí)例：開關(guān)電源EMI問題定位通過以上兩步基本查到不同頻率點(diǎn)的輻射源，此時(shí)信號太弱，打開前置放大，衰減設(shè)為0，調(diào)節(jié)RBW等參數(shù)，提高信噪比，測量結(jié)果更顯著EMI測試實(shí)例：PCB板級EMI問題排查在整個PCB范圍內(nèi)做掃描重點(diǎn)關(guān)注時(shí)鐘芯片、電源變換器、高速數(shù)據(jù)總線接口和端接過孔等部位使用不同探頭確定EMI發(fā)生的具體管腳或位置RKE/PEK汽車鑰匙測試調(diào)制信號（ASK/FSK）載波與信號接收信號驅(qū)動CPURKE(RemoteKeylessEntry)：遙控式門禁系統(tǒng)PKE(PassiveKeylessEntry)：無鑰匙門禁系統(tǒng)載波頻率大多為315MHz或433MHz模擬測試系統(tǒng)及測試內(nèi)容可替換接收機(jī)測試發(fā)射機(jī)測試DSG3000模擬調(diào)制源脈沖發(fā)生器IQ基帶發(fā)生器脈沖序列發(fā)生器接收機(jī)模式應(yīng)用關(guān)鍵指標(biāo)：頻率范圍相位噪聲寬帶噪聲非諧波失真RFIF接收機(jī)帶外測試–通道選擇性信號源輸出信號泄漏到帶內(nèi)的相噪頻率(Hz)功率(dBm)信號源雜散被干擾的有用信號應(yīng)用RFIF接收機(jī)帶外測試-IMD關(guān)鍵指標(biāo)：頻率范圍頻率精度最大輸出幅度非諧波失真f1f22f1-f2信號源輸出雙音信號互調(diào)產(chǎn)物信號源雜散頻率(Hz)功率(dBm)2f2-f1應(yīng)用衰減器放大器濾波器混頻器激勵-響應(yīng)測試關(guān)鍵指標(biāo)：頻率范圍幅度精度切換速度應(yīng)用EMI測試EMI源/接收機(jī)/控制器天線MetalPlate微波暗室360

。1m/3mEMISource通信系統(tǒng)調(diào)制技術(shù)WCDMA寬帶碼分多址QPSK16QAM64QAMTD-SCDMA時(shí)分同步碼分多址QPSK16QAM8PSK64QAMGSMGMSK8PSKQPSKAQPSKCDMA2000BPSKQPSK16QAM64QAMWi-FiBPSKQPSK16QAM64QAM256QAMBluetoothGFSK8DPSK應(yīng)用RigolM300數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測量切換M300M300普遍應(yīng)用于各大工業(yè)產(chǎn)線、科研院所以及高校實(shí)驗(yàn)室等其主要用途是進(jìn)行快速分布式測試測量，提高生產(chǎn)、科研工作的效率多用于直流電壓、溫度及電阻信號的測試M300數(shù)采產(chǎn)品特點(diǎn)6?DMM可以任意卡槽安裝、拆卸單卡最多64通道，整機(jī)最多320通道高達(dá)100k的帶時(shí)間戳完整數(shù)據(jù)緩存多達(dá)10