许多根据微控制器的体系都有模仿和数字信号。即便看起来是彻底数字的体系也不彻底是数字的，由于存在振铃和串扰等模仿效应。因而，对体系中的信号一般需求一起持有模仿和数字的视角。这正是混合信号示波器(MSO)能够协助到你的当地。
混合信号示波器一起具有示波器的功用和逻辑剖析仪的部分功用。最常见的混合信号示波器装备有4个模仿通道和16个数字通道，它们最适合用于嵌入式微处理器板的查错。
图1所示的处理器板框图包括比如电源、时钟、模数转换器(ADC)输入和数模转换器(DAC)输出等模仿信号，也有并行和串行的数字信号。并行数字信号包括CPU和GPIO接口的数字和地址线。以太网、SATA、PCIe、SPI、I2C和UART等接口则是高速和低速串行数据信号。混合信号示波器能够让你在模仿或数字域中一起调查这些信号。两个域中的显现都是时刻上同步的，有助于发现问题。经过从模仿、数字或两者结合的触发还有助于确诊。这些收集资源还有一整套丈量与剖析东西进行弥补。不管是哪个域中的数据，这些东西都能够处理。别的，能够方便地运用查找功用定位串行或并行数字化数据图画。
图1：包括模仿(绿色)、数字(赤色)和串行数据(蓝色)信号的嵌入式微处理器板比如。混合信号示波器供给了单台仪器就能丈量和查错一切这些类型信号的计划。
比较模仿和数字
数字示波器中的模仿波形是将收集到的信号标明为一系列采样点。这些采样点是以示波器的采样速率获取的，并用示波器中的模数转换器(ADC)位数设定的起伏分辨率进行了数字化。现代高频示波器具有8位(256个等级)到12位(4096个等级)的ADC分辨率。
混合信号示波器中的数字轨道代表一个比特，是以数字采样率采样的。起伏根本上从0到1改变，根据的是比预设的逻辑阈值(许多混合信号示波器为多种系列逻辑器材供给预设的逻辑电平)高仍是低，它们代表了数字输入的状况。图2显现了模仿轨道(底部)和数字轨道(顶部)的比较。
图2：数字轨道(顶部)和模仿波形的比较。数字轨道起伏用1或0标明，判别根据是数字输入端的电压是高于仍是低于用户设定的逻辑阈值。模仿轨道被分解为4096个(12位)起伏等级中的恣意一个。
模仿轨道能够显现随时刻产生的电压细小改变。你能够看到比如脉冲上冲和振铃等现象。在C1描绘块中可见的光标起伏读取功用能够读到低至mV的起伏。(在数字1描绘块中的)数字轨道光标读取功用则陈述和1的起伏。记住，数字轨道只显现数字线的状况，只要0和1两个值。
当显现多根数字线时，你一般能够挑选用一根线独自调查、捆绑成总线调查或两种调查一起进行，如图3所示。在图3中，8根数字线(D0到D7)以总线办法被一起显现在画面上(底部轨道)，它用十六进制计数办法显现了一切数字线的总值。留意，D7是最高位(MSB)，D0是最低位(LSB)。
图3：以单线和总线办法显现的D0至D7多根数字线.总线办法显现了十六进制计数的一切8根线总数。D0是最低位，D7是最高位。典型的丈量东西包括将数字线作为源的光标和守时参数，如图中所示。
你能够将示波器的参数丈量东西使用于任何一种信号类型，但对数字轨道的丈量被限制为与时刻相关的丈量，如周期、宽度、占空比和延时。这些参数与更为常见的模仿波形参数相同能够作为趋势(按先后顺序制作参数值)、盯梢(制作时刻上与源轨道同步的参数值)和直方图剖析东西的根据。图3显现了根据所示数字线的8个参数(P1-P8)。
数字规划的查错
下面的比如展现了能够用混合信号示波器完成的一些根本确诊办法。第一个事例中研讨的电路是一个简略的D触发器，以时钟上升沿触发。数字线D0连接到触发器的数据输入端(D)。D1显现的是时钟，D2显现的是Q输出。与此一起，模仿通道C1、C3和C4别离连接到相同的点。这些波形显现在图4的左边。Q输出(D2)的周期和宽度用参数P1和P2进行丈量。示波器的时基被设为收集大约5000个时钟脉冲。
图4：运用D2周期的踪影定位收集记载中的长周期。缩放最大周期能够方便地调查数字和模仿轨道中的细节。
参数核算标明，周期的平均值为208ns，最大值是416ns，这意味着输出没有坚持希望的周期。踪影F1是周期丈量的轨道，显现在数字显现器下方的左上侧栅格中。这个轨道显现了作为与源轨道在时刻上同步的函数的D2周期。光标标识了踪影指示、而且周期值添加的点。一切轨道都经过缩放处于最大Q输出周期的方位，缩放后的轨道显现在显现器的右侧。
代表过错时钟触发的数据信号的长周期显现在右上栅格中的数字轨道中。轨道Z4中也显现了模仿轨道C4的缩放成果。参数P3丈量的是数据C1和时钟C3之间的树立时刻。核算成果再次标明，最小树立时刻要比标称值短20%。F2中的树立时刻踪影显现，这个缩短的树立时刻是与扩展周期同步产生的。
这是发现此类问题的一种办法。别的一种办法是运用被称为WaveScan的示波器内置查找东西，如图5所示。留意，大多数混合信号示波器都具有某种办法的查找东西。
图5：运用WaveScan并经过在D2上查找超越标称208ns的周期丈量值来寻觅反常点的设置。
查找东西能够在很长的记载中查找，寻觅边缘、不稳定边缘、超短帧、串行数据图画、并行(总线)数据图画或丈量数据。在本例中，咱们查找在D3上测得的超越250ns的周期。当满意这种条件时，它会中止收集，显现数字源轨道，并对源轨道进行缩放。反常情况用赤色高亮显现，丈量到的反常值显现在相邻的表中。一旦发现问题，模仿轨道将被翻开，以便调查引起问题的物理层问题，就像咱们曾经做的那样。
混合信号示波器能够让你调查多达16条数字轨道，数量要比模仿通道多。在图6中，8条数字轨道记载了两个级联的8位移位寄存器的作业进程，这些移位寄存器是伪随机二元序列产生器的中心电路。首要需求留意，轨道标签是定制过的，用于反响电路中的功用。咱们能够看到时钟和串行数据输入以及来自移位寄存器的A和B部分的Q6、Q7和Q8输出。咱们能够看作是从左到右经过从串行输入轨道开端的一切16级电路传达的“长-短”图画(从顶部数第二个)。
参数P1运用选通延时参数丈量串行输入轨道上从触发器开端到图画结尾下降沿的时刻。对Q6-A轨道上的那个边缘做相似的丈量。将参数公式用于P3核算这两个边缘之间的时刻差，成果是515.3μs。参数P4丈量时钟周期。P5中的参数公式用于将时钟周期乘以6，以验证从串行输入到Q6-A的希望延时，如果是515.3μs便是正确的操作。输出Q7-A和Q8-A标明添加了一个时钟周期的延时。经过相似的办法还能够验证一切16级电路的正确传达延时。
图6：验证一个双8位串行移位寄存器的正确传达延时。
混合信号示波器的数字轨道功用能够用来收集来自I2C、SPI和其它低频串行规范的串行数据，如图7所示。这儿的D0包括SPI数据，D1是SPI时钟信号。解码器将这些波形用作源轨道，以便解码数据内容，并用蓝色轨道覆盖层和随附表格显现出来。解码数据能够用ASCII、二进制或16进制显现。表格也列出了相对于触发器的数据包方位，以及每个解码出的字节的比特率。
图7：将数字轨道用作SPI解码器的源。选用16进制格局的数据内容显现在蓝色覆盖层和随附表格中。
总结
混合信号示波器能够向用户供给比传统数字示波器更多的功用。用户能够一起调查多达16根数字信号线，而且能够与多达4个模仿波形坚持同步。数字轨道能够用光标或所选的丈量参数进行丈量。对数字线还能够使用剖析功用和解码操作。
从功用视点看，混合信号示波器中的数字状况剖析功用的树立比逻辑剖析仪简略，不要求额定的渠道空间。在同一台仪器中的模仿通道能够在遇到问题时用于具体的物理层剖析。
