安捷倫示波器發(fā)展的新里程碑

安捷倫示波器發(fā)展的新里程碑

100多年前，斯特拉斯堡大學的物理學教授卡爾·費丁南德·布勞恩發(fā)明了世界上第一個陰極射線管示波器。布勞恩決沒有想到他的粗陋的裝置在100年以后不但演化成為大眾娛樂工具－電視，而且還成為電子工業(yè)和科研實驗室中的一種必備儀器。示波器發(fā)展歷史的下一個里程碑是Nicolet公司在1972年首創(chuàng)了數字示波器（DSO），而惠普公司在1984年真正實現(xiàn)了數字示波器的商業(yè)化和技術改進。不久前，安捷倫科技發(fā)布了針對其54850系列產品的在線數據分析軟件包，首次實現(xiàn)從高速串行模擬數據流中對8B/10B編碼的解碼和PCI Express協(xié)議的測試。這一進展揭開了示波器未來發(fā)展的新的一頁：以高速采樣和大容量數據存儲為特征的現(xiàn)代示波器將更多強調其軟件分析和二次應用開發(fā)功能。應用開發(fā)工程師如果不想投入額外資金去購買分析軟件包，他就必須學習如何應用示波器編程接口（API）去控制儀器和解釋數據－包括實現(xiàn)信號的軟件觸發(fā)等，而不再只是單純熟悉儀器面板上的各種按鈕和開關。 

　　對于現(xiàn)代示波器的這一發(fā)展特征，安捷倫科技電子儀器與系統(tǒng)事業(yè)部市場經理Johnnie Hancock補充道：“今天主流的示波器供應商在產品的硬件性能上已經基本上相互接近，競爭將轉移到高性能的數據分析軟件層次�！� Hancock于1979年加入惠普公司，任嵌入式硬件設計師一職，并擁有數字示波器放大器校準技術的專利權。 

　　Hancock解釋了其8B/10B解碼SDA軟件包的來龍去脈，他說過去示波器用戶能做的僅僅是觀察各種不同類型的波形，并試圖通過手工記錄諸如“信號沿”和“脈沖寬度”等所關注的基本波形參數和觸發(fā)事件等�！半m然這些傳統(tǒng)的手段將繼續(xù)代表示波器的基本使用方式，但在分析今天的高速總線標準，如PCI-Express、Serial ATA和Fibre Channel的豐富內容時，這種方法的效率是極為低下的�！� Hancock表示。現(xiàn)在，SDA軟件包能把與這些高速串行總線相關的波形轉變成更有意義和更高級別的8B/10B碼，同時可用簡單的兩位數表示屏幕上數百個數據點�！坝脩粲纱四芨�好的觀察表示波形的代碼，按給定的代碼順序搜索波形，甚至在找到規(guī)定的8B/10B碼序后觸發(fā)示波器。這些能力可在調試、表征和驗證新設計時節(jié)省數日的工程時間。” Hancock強調指出。 

　　McData公司高級設計師Charles Ervin作證說：“我在大多數時間中僅僅需要知道我的芯片是否輸出正確的碼序。實際上，了解8B/10B編碼的Fibre Channel碼型是極為復雜的。找到問題會耗費大量時間，現(xiàn)在有了SDA軟件包，就能立即確定問題所在。” 

　　一些應用工程師還表示，SDA軟件包包括軟件時鐘恢復和實時眼模板測試特性，這對于高速串行總線工作的驗證是至關重要的。例如，綜合利用這兩項功能，即可把串行數據疊加到組合貓眼圖中，并按標準模板進行測試。如果測試沒有通過，工程師就可以利用SDA軟件包提供的“展開”功能，具體了解是那些數據位出了問題，并可以定位相對應的模擬波形。Hancock稱現(xiàn)代示波器具備這種能力是“史無前例”的，他表示目前還沒有任何第三方產品具備這樣的功能。 

　　人們有理由相信，SDA軟件包只是在現(xiàn)代高性能示波器上“加載”（Add-on）高級實時軟件分析工具的一個開端：未來在示波器的硬件平臺上將演化出大量在線和離線的分析軟件包，包括商業(yè)軟件包和客戶自己進行二次開發(fā)的工具。對此，Hancock 介紹說：“工程師們對基于數字示波器的分析軟件有很大的期待，他們不僅要求軟件可以幫助他們分析信號抖動，還要求軟件可以進行一定的協(xié)議分析和總線規(guī)范測試，例如USB和串行ATA協(xié)議分析和PCI Express 總線測試等�！� 他同時表示，盡管目前4通道的示波器無法在信號分析上取代多通道的邏輯分析儀，但今天的示波器由于具備了高速信號量化采集和存儲的功能，再加上強有力的軟件工具，人們已經可以在示波器上實現(xiàn)某些以往只能由協(xié)議分析儀和邏輯分析儀才能實現(xiàn)的功能。 

　　新發(fā)布的安捷倫SDA軟件包還包括一個PCI-Express總線規(guī)范測試包附件，Hancock說，這一增添的選項可以幫助設計師檢驗其PCI-Express總線產品是否符合規(guī)范要求，測量并不局限在“通過∕失敗”這樣的定性結論上，而且還可以指出實際結果和標準的差距。 

　　盡管可以從安捷倫購買SDA軟件包，不過有能力的安捷倫示波器用戶還可以利用該公司提供的My Infiniium開發(fā)工具包（API），在Windows 圖像界面下利用C語言和專有的宏指令開發(fā)自己的數據分析軟件。用戶還可以利用第三方的數據分析工具，如Matlab對數據進行其它分析。不過目前還不清楚My Infiniium開發(fā)工具包和開發(fā)文檔是否提供了操縱和利用示波器全部軟硬件資源的手段和指導，Hancock對這個問題也沒有正面回答。一般相信，供應商在這方面可能有所保留，應為一旦開放所有的軟硬件資源調用方法，儀器供應商可能失去在開發(fā)商業(yè)軟件包上的優(yōu)勢地位，畢竟價值接近1萬美元的商業(yè)軟件包是一種重要的增值手段。與此同時，對那些“不夠熟練”同時又喜歡嘗試的示波器用戶，開放全部的編程資源對產品的正常使用可能是一種潛在威脅－不當的操縱資源可能導致設備的故障和損壞。 

　　最后要指出的是，盡管實時數據分析軟件將成為未來產品發(fā)展的亮點，但這些發(fā)展還是建立在強大的硬件基礎上的。Hancock透露，采用砷化鎵材料和CMOS工藝，安捷倫實驗室已經開發(fā)出采樣頻率達20Gbps的單片采樣/模數轉換芯片，同時，利用微波設計和DSP濾波技術，其探頭的實際采樣頻率已經提升到7GHz。“正是基于這樣的硬件基礎，才能為上層的軟件工具提供高質量的原始測試數據并保證分析結果的可靠性�！� Hancock表示。