评测用于调试混合信号设计的示波器
白皮书
今天基于微控制器（MCU）、现场可编程逻辑门阵列（FPGA）和数字信号处理器（DSP）的嵌入式设计一般都会同时包含模拟信号和数字信号成分。设计工程师以往使用示波器和逻辑分析仪来测试和调试这些混合信号嵌入式设计。而现在，一类新型测量工具 — 混合信号示波器（MSO）— 能让您更好地调试这些基于 MCU、FPGA 和DSP 的设计。
那么什么是混合信号示波器，它有什么使用要求以及它如何帮助您进行测试呢？在谈到 MSO 时，有几个关键的技术指标必须要注意：通道数、带宽和采样率。想要有效监测基于 MCU/FPGA/DSP 的典型设计中的各种模拟和数字 I/O 信号，满足这些要求是关键所在。您还会了解到想要有效测试和调试嵌入式设计，应在 MSO 中关注的各种混合信号触发类型。
什么是混合信号示波器（MSO）？
MSO 是一种混合式测试仪器，它将数字存储示波器（DSO）的全部测量功能（包括自动定标、触发释抑、模拟和数字通道的无限余辉以及探头/通道偏移校正）与逻辑分析仪的部分测量功能整合在一台仪器中。使用 MSO，您将能够在同一显示屏幕上看到多个时间对齐的模拟和数字波形，如图 1 中的各示波器所示。尽管 MSO 可能缺少很多先进的数字测量功能以及完整逻辑分析仪所具有的众多数字采集通道，但对于当今的嵌入式设计调试应用而言，MSO 的一些独特优势是传统示波器和逻辑分析仪所没有的。
MSO 的主要优点之一是它的使用方式，其操作方法在许多方面与示波器相同。设计和测试工程师往往不愿意使用逻辑分析仪 — 即使是需要高效调试复杂设计 — 因为学习或复习逻辑分析仪的使用方法要花费大量时间。就算工程师熟悉了逻辑分析仪的使用方法，在进行特定测量时的设置步骤也比设置示波器麻烦得多。此外，逻辑分析仪的先进测量功能对于当今许多基于 MCU、FPGA 和 DSP 的设计来说往往也过于复杂。
示波器是研发环境中最常用的测试仪器。所有嵌入式硬件设计师都应基本了解如何使用示波器来测量混合信号嵌入式设计的信号质量和计时特性。但要想监测多个模拟和数字信号间的重要计时互动，2 通道或 4 通道示波器测量一般是不够用的。而这正是 MSO 的优势。
由于 MSO 提供“正好足够”的逻辑分析仪测量能力，而操作复杂性没有明显增加，因此是在嵌入式设计中进行调试的理想工具。如前所述，MSO 的使用方式与 DSO 一样。事实上，您可简单地把 MSO 看成是一种多通道示波器，其中的模拟通道提供高垂直分辨率（通常为 8 位），而增加的逻辑/数字通道则提供低分辨率（1 位）测量。高度综合的MSO 混合信号测量解决方案相比于 DSO 使用更简单，波形更新速率更快，其操作方式更像是示波器而不像逻辑分析仪。
波形更新速率是所有示波器的一项重要指标。速度慢和反应迟钝都会影响示波器的正常使用，无论是 DSO 还是 MSO 都不例外。因此当示波器厂商把逻辑采集通道加入 DSO 构成MSO 时，绝不能牺牲波形更新速率。否则，传统示波器的使用方式将会受到影响。混合信号测量解决方案如果采用双机配置，或者采用 USB 之类的外部通信总线来连接逻辑接口，就有可能反应迟钝和难以使用。而 MSO 采用高度整合的硬件体系结构，不仅响应更加敏捷，用起来也容易得多。
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