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Saleae邏輯分析儀應(yīng)用手冊
本教程通過圖文并茂的方式來講解，Saleae的用途和實際應(yīng)用方法
一、什么是邏輯分析儀：
邏輯分析儀是一種類似于示波器的波形測試設(shè)備，它通過采集指定的信號，并通過圖形或者數(shù)據(jù)統(tǒng)計化的方式展示給開發(fā)人員，開發(fā)人員通過這些圖形化時序信號按照協(xié)議來分析硬件或者軟件中的錯誤。邏輯分析儀是設(shè)計中不可缺少的設(shè)備，通過它，可以迅速定位錯誤，發(fā)現(xiàn)并解決問題，達(dá)到事半功倍的效果，尤其在分析時序，比如 1wire、I2C、UART、SPI、CAN等數(shù)據(jù)的時候，應(yīng)用邏輯分析儀解決問題非常快速。
以下是一個 Saleae分析一個 UART通信時序和一個 IIC時序的典型例子：從圖中我們可以清晰的看到， UART通信在波特率 9600下面，清晰的顯示出十六進(jìn)制數(shù)字 0xA9，而下邊的 IIC信號一個讀數(shù)據(jù)的時序過程，通道 1是 SDA，通道 2是 SCL，在 1通道中清楚的顯示出來，綠點(diǎn)表示起始位，紅點(diǎn)表示結(jié)束位，第一個是往 0x90這個器件地址寫數(shù)據(jù) (w是 write的意思 )，第二個表示要讀取的地址是 0x40,第三個數(shù)據(jù)是重新發(fā)送器件地址并且是讀數(shù)據(jù)，第 4個字節(jié)即讀到的數(shù)據(jù) 0xA9。是不是感覺非常方便快捷呢。
二、軟件安裝以及軟件基本應(yīng)用
首先安裝 logic software，軟件在光盤里有配套，同時也可以到官方網(wǎng)站下載，這里有各種系統(tǒng)版本支持，請下載你所需要的系統(tǒng)支持版本:
下載完后，直接雙擊安裝。安裝完后，會在桌面出現(xiàn)一個快捷方式：
雙擊快捷方式，進(jìn)入后，會出現(xiàn)以下界面：
這個邏輯分析儀軟件在沒有插入硬件的時候，最上邊顯示的是 Disconnected，可以進(jìn)行模擬運(yùn)行 (start simulation),用鼠標(biāo)點(diǎn)一下后會出現(xiàn)一個模擬的波形，如果你提前設(shè)置協(xié)議的話 (如何設(shè)置協(xié)議，后邊會講)，他還會產(chǎn)生符合你協(xié)議的波形呢 ~！當(dāng)然，非真實測到的波形，可以讓你提前體驗一下，點(diǎn)鼠標(biāo)左鍵放大波形，右鍵縮小波形，滾動鼠標(biāo)滑輪也可以放大和縮小波形，沒有使用硬件之前可以提前體驗一下。
三、硬件安裝
軟件安裝完成后就可以插入硬件了，插上硬件后，會自動提示發(fā)現(xiàn)新硬件，然后出現(xiàn)一個對話框
直接“點(diǎn)自動安裝軟件 (推薦)”就可以了，安裝完后，剛才的那個 Disconnected會自動變化成為 Connect，并且 start simulation會自動變化成 start，這樣就是和實際硬件連接起來了，下邊我們就可以用來測量實際波形了，并且可以在圖示位置設(shè)置通道名字，采樣深度，采樣頻率等等參數(shù)。
邏輯分析儀里邊有 2個非常重要的參數(shù)，就是采樣深度和采樣頻率。大家可以看到在這個軟件中，有兩個可以選擇數(shù)字大小的地方，第一個就是采樣深度，第二個是采樣頻率：
前邊那個 5M代表我們從開始采集，一共采集到 5Mbit個數(shù)據(jù)他就自動停止了，后邊的 2M代表我們 1s鐘可以采集 2M個 bit位的數(shù)據(jù)，那么這么算下來，我們這樣設(shè)置，可以采集 2.5s的數(shù)據(jù)。
對于 saleae邏輯分析儀的強(qiáng)悍之處在于，他把采集到的數(shù)據(jù)通過 USB高速通信實時的發(fā)送給了電腦，所以采樣深度取決于我們電腦的內(nèi)存，可以上到幾個 G，也就是說，如果我們設(shè)置了 1G的采樣深度，采樣頻率是 1M，那么我們就可以采集近 17分鐘的數(shù)據(jù)保存下來慢慢分析，這對于大家分析一些芯片的數(shù)據(jù)信息非常有用。
四、觸發(fā)設(shè)置
觸發(fā)設(shè)置是為了方便大家在使用時，從有用信號開始發(fā)送的時候再采集，這樣就可以避免剛開始采集了大量的無用信號。
在這里，你用哪個通道做觸發(fā)就設(shè)置哪個通道，可以分別設(shè)置上升沿開始采集數(shù)據(jù)，或者下降沿開始采集數(shù)據(jù)，或者高低電平開始采集數(shù)據(jù)。默認(rèn)是不設(shè)置觸發(fā)，點(diǎn)了 start后，就會自動開始進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，一直采集到設(shè)置的采樣深度完成后自動停止。
那下邊我們就可以正式采集一組數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察了！
五、信息采集
要特別注意的是，我們設(shè)備的正常工作電壓是 5.5V以下， 1.5V以下的會被認(rèn)為是低電平， 1.5V到 5.5V之間的會認(rèn)為是高電平，最高承受電壓是 7.5V，所以請大家注意測試電壓。
邏輯分析儀配套有杜邦線，首先請各位把杜邦線逐一的插到邏輯分析儀的接口上去，杜邦線插好后分 2排，上邊一排 5根邏輯分析儀對應(yīng)的是外殼上左邊的絲印，下邊一排對應(yīng)的是右邊的絲印。要測試信號前，請先將邏輯分析儀的 GND通道連到你的板子的 GND引腳上去，否則測量出來的數(shù)據(jù)不可信。
剩下的 8條數(shù)據(jù)通道，可以任意選擇接到你需要的硬件上去。并且選擇合適的采樣深度和采樣頻率，以及觸發(fā)條件，那么下面就可以直接點(diǎn) start開始采集了。采
集到的波形入下圖所示：
大家把鼠標(biāo)放到波形上，在右側(cè)就會自動顯示一些必要的信息，包括脈寬長度，周期，頻頻率等等信息。大家可以自己點(diǎn)上角那個小齒輪，可以選擇需要顯示的信息，那些不需要的信息可以不讓他顯示出來。
另外，我們?nèi)绻胍杉鄠�信息，那可以進(jìn)行信息保存，點(diǎn)擊右上角的 Option，里邊有個：
可以把當(dāng)前的信息保存，再抓取下一屏幕的，最后吧每個屏的進(jìn)行對比，也可以把圖形保存成為圖片形式等等，這一塊大家可以嘗試自己摸索一下：
六、數(shù)據(jù)分析
首先我們來了解一下左邊的 Measurements欄目顯示的信息，當(dāng)我們把鼠標(biāo)放到一段脈沖以后，在左側(cè)就會顯示出一段數(shù)據(jù)信息：
那么我們來逐一對右邊的信息進(jìn)行分析。
首先，第一個參數(shù) Width，是針對這個圖形中這部分分長度是 0.232500ms，第二個參數(shù) Period，是的周期；
第三個參數(shù) Duty Cycle是當(dāng)前這個周期的占空比，第四個參數(shù) Frequency是當(dāng)前這個信號的頻率，也就是周期的倒數(shù)。 T1和 T2是分析儀中的兩個時間標(biāo)簽，我們可以通過放置標(biāo)簽來得到我們需要的信息，我們用鼠標(biāo)分別點(diǎn)擊和，就可以在波形中得到兩條綠線，可以通過放置綠線來得到尺度標(biāo)簽，在右側(cè)就會顯示出 T1和 T2的位置，以及 |T1-T2|的值。 Saleae邏輯分析儀還有一個更加強(qiáng)大的功能，就是可以自動分析協(xié)議，其中包含以下協(xié)議類型。
對這幾種類型的波形來說，不僅僅可以顯示波形，還可以直接顯示協(xié)議數(shù)值，顯示方式可以為二進(jìn)制，十進(jìn)制，十六進(jìn)制， ASCII碼等等。我們可以看到上邊那幅圖里，通道 0上的是 UART的一條線，通道 1是 I2C的 SDA引腳，通道 2是 I2C的 SCL引腳。那我們可以清晰的看到數(shù)據(jù)被分析出來，具體的操作方式是：
點(diǎn)擊右側(cè)的 Analyzers，選擇 Async Serial，會出現(xiàn)以下頁面，在這個界面里，我們要對 UART通信的參數(shù)進(jìn)行選擇，其中有通道選擇，波特率選擇，數(shù)據(jù)位，停止位校驗位等等，可以根據(jù)實際情況選擇。選擇好了以后，可以點(diǎn) Save。
而后會提示你是否修改通道名字，你可以根據(jù)自己的需求選擇改或者不改，點(diǎn) Rename和 Don’t：
Rename都可以，然后再設(shè)置一下顯示格式，有兩個地方可以選擇顯示格式，大家可以自己選一下在 Options里邊有一個，如下圖：
另外一個點(diǎn)擊對應(yīng)協(xié)議如 Async Serial左邊的小齒輪，也可以選擇顯示模式，我習(xí)慣上選擇十六進(jìn)制。選擇好了，設(shè)置上升沿觸發(fā)，點(diǎn) Start，發(fā)送的數(shù)據(jù)就可以被捕捉到，抓到數(shù)據(jù)后，會出現(xiàn)以下情況：
大家可以看到，低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)是 0x6C，并且大家可以看到，上邊共有 8個小白點(diǎn)，每一個小白點(diǎn)都表示一個數(shù)據(jù)位，剛開始的起始位就沒有小白點(diǎn)。可以自動把我們的數(shù)據(jù)顯示出來。同樣的方法，我們再設(shè)置一個 IIC數(shù)據(jù)來觀察一下：
大家看看，是不是很清晰呢，綠色的表示起始位，紅色表示停止位，第一個字節(jié)是器件地址 0x90，并且是寫操作，第二個命令寫的是 0x40這個地址。然后第三個指令是讀操作，包含器件地址。第四個字節(jié)是讀到的數(shù)據(jù)是 0x6C，并且應(yīng)答位還是非應(yīng)答位一目了然。其他協(xié)議大家自己抓一下看看吧。
七、使用 Saleae分析電視遙控器協(xié)議
用我們的探針夾子，把 Gnd連接到板子的 Gnd引腳上，通道 1接到紅外接收管 HS0038的接收引腳上。設(shè)置好下降沿觸發(fā)，然后點(diǎn) Start，再按下遙控器的一個按鍵，抓到一個波形如下：
紅外遙控器的協(xié)議不是標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，而且一個廠家的遙控器，可能協(xié)議也不一樣，所以這個協(xié)議需要我們自己來分析，對于 NEC協(xié)議來說，是現(xiàn)在遙控器協(xié)議中用的最多的，他的具體協(xié)議規(guī)則是：先上來 9000us左右的低電平持續(xù)時間(即 38K載波時間)和 4500us左右的高電平持續(xù)時間來作為引導(dǎo)碼。鍵碼的數(shù)字信息通過一個高低電平的持續(xù)時間來表示，大概數(shù)值是 1680us高電平+560us。
低電平表示 1,560us高電平+560us低電平表示 0。那剩下的我們可以從那個圖里讀出來了，大家可以用 T1和 T2這兩個標(biāo)尺讀一下最終的結(jié)果，我把二進(jìn)制寫出來，低位在前，高位在后： 00000000 11111111 10100010 01011101，那我們把他們整理成十六進(jìn)制分別是 0x00,0xff,0x45,0xBA,那這樣紅外解碼就完成了，這 4個字節(jié)包含的含義，前兩個字節(jié)是設(shè)備代碼，就是說，這個型號的家電遙控器全部是這個代碼，第三個字節(jié) 0x45是鍵碼，就是不同的按鍵有不同的鍵碼，第四個字節(jié)是鍵碼的反碼，大家可以自己看下對不對。
八、 Saleae邏輯分析儀使用問題和注意事項
1、關(guān)于最大 24M的采樣頻率
絕大多數(shù)情況來說，只要您的電腦速度夠快，并且沒有其他 USB設(shè)備干擾的基礎(chǔ)上，邏輯分析儀達(dá)到 24M的采樣頻率是沒有任何問題的。但是如果當(dāng)前的 USB設(shè)備正在被其他設(shè)備所使用，那么最大采樣頻率可能會低一兩個等級，比如 16M，12M等。
1）邏輯分析儀使用的是 USB2.0的標(biāo)準(zhǔn)，在這種標(biāo)準(zhǔn)下，理論上最大的平均帶寬達(dá)到 24M，但是邏輯分析儀的優(yōu)先級比較低，這樣就意味著有可能“撞”到其他 USB設(shè)備的通信。
2）邏輯分析儀擁有 4個 512字節(jié)的緩沖區(qū)，在這 4個緩沖區(qū)都被填滿之前， USB必須將部分?jǐn)?shù)據(jù)讀出，也就是說， 4個緩沖區(qū)不可以同時填滿，否則數(shù)據(jù)就無法進(jìn)入了，邏輯分析儀會直接報錯。
這就意味著，如果工作在 24M的情況下， USB設(shè)備不僅要給出 24M的通信速率，而且必須在 4個緩沖區(qū)被填滿之前，保證其他設(shè)備部占用 USB資源。基于這些原因，邏輯分析儀不能夠長時間一直工作在 24M的采樣頻率下，具體取決于計算機(jī)性能， USB帶寬的可用性和延遲情況，以及正在占用 USB驅(qū)動的其他設(shè)備等諸多因素。
為了讓您的計算機(jī)可以最大限度提高采樣率，盡可能保證以下條件：
1>確保沒有其他較大程序占用 CPU的時間較長
2>確保有足夠大的內(nèi)存空間，否則計算機(jī)將會沒有足夠的 RAM獲取邏輯分析儀的數(shù)據(jù)
3>盡可能直接連接計算機(jī)的 USB接口，而不是通過一個 USB集線器
4>盡可能讓其他使用 USB的設(shè)備少占用 USB的資源
5>要想讓邏輯分析儀擁有足夠的動力增大采樣頻率，盡可能不用其它 USB設(shè)備。
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