CN101021811A

CN101021811A - 基于标准的实时逻辑分析记录方法和系统

Info

Publication number: CN101021811A
Application number: CN 200710027091
Authority: CN
Inventors: 杨振野; 张进; 陈坤城; 韦方明; 杨劼学
Original assignee: Guangdong Polytechnic Normal University
Current assignee: Guangdong Polytechnic Normal University
Priority date: 2007-03-09
Filing date: 2007-03-09
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2027-03-09
Also published as: CN100454270C

Abstract

本发明公开了一种基于标准的实时逻辑分析记录方法和系统，包括前端处理模块、存储模块、控制及前端分析模块、微型计算机模块和通信接口模块，前端处理模块按照通信协议标准将所接收到的信息转换成标准逻辑位信息；控制及前端分析模块对各模块进行控制，同时根据要求按照通信协议标准对所收到的位信息进行前端分析后送存储模块，微型计算机模块对存储模块中的数据按照通信协议标准进行后端分析，还可以将分析结果经由通信接口模块传送给通用计算机进行进一步的分析。本发明适用于多种串行通信、无线通信和并行通信，并能按通信协议标准实时分析记录通信数据和通信过程。

Description

基于标准的实时逻辑分析记录方法和系统

技术领域

本发明属于数据通信领域，尤其涉及一种基于标准的实时逻辑分析记录的处理方法；另外，本发明还涉及一种采用上述实时逻辑分析记录处理方法的实用系统。

背景技术

数据通信和数据传送应用极为广泛，所有的数据通信和数据传送无不按照特定的通信标准进行，常见的如串行通信协议标准USB、I²C、RS-232、RS-485、CAN、SPI、1-wire、TCN和PS/2等，无线通信协议标准如ISO/IEC14443和ISO/IEC15693等，对于并行通信协议标准如IEEE1284、PCI、GPIB、STD以及各种微型计算机总线等。

由于数据传送速度不断提高，通信协议标准越来越复杂，特别是串行通信协议标准和无线通信协议标准中所有的握手信号和传输数据都是严格按照协议标准进行，枚举过程繁复，对时序有着很高的要求，调试和分析越来越困难。

现有的逻辑分析装置与系统，大多采用先记录后分析的方式，一经触发后连续记录，存在大量记录无效数据和记录分析时间受限的问题。这种方式适用于待分析数据的通信协议标准未知的场合，而对于已知协议标准或设定分析协议标准的场合则不尽合理。

已提出的解决方案，如发明200510121364.6(串行通信分析装置)，用于截获串行通信双方发出的信息，由信息转换接口模块和控制及前端分析模块将串行通信数据变换再送存储模块存储，然后根据要求对所收到的数据进行事后分析，该发明未按协议标准对数据进行实时分析。200510048368.6(单总线双向通讯协议分解分析器)，是一种用于单总线的波形分析装置，可以分解输出主控设备和从设备发送出的波形并分析出波形中高低电平的脉宽时间，该发明属于通信波形分析而不是按协议标准分析出双方所传送的数据。而发明200410096099.6(通讯网络协议分析装置)属网络协议分析，用于对网络上的数据进行前期处理，完成协议分析、协议测试、解码显示等功能，该发明不属于本发明所涉及的领域。又如发明02830084.X(可编程的逻辑分析器数据分析的方法)，是将所获取波形数据储存于存储器内，待存储器存满后，然后再传送至计算机进行通信协议分析和存储器数据分析，该发明属于典型的先记录波形然后事后分析类型，其弊端已如前所述。又如发明98116233.9(用于测试串行通讯的诊断装置)，仅适用于异步方式的RS-232的通信方式，且对于同一条通信线双向传送的情况不能适用；又如发明92107283.X(逻辑分析仪卡)，仅能用于测试逻辑电平而不具有按协议标准进行分析和记录的功能；又如发明89216366.6(通用逻辑分析仪)，是一种数据捕捉存储器，并未按协议标准进行数据捕捉或分析。

采用直接按协议标准对通信过程进行分析记录，只记录符合协议标准的数据，避免了长时间记录无用信息、扩展了记录容量和分析时间，特别适用于通信过程的实时或事后分析以及传送数据或文件的提取。

发明内容

本发明的目的在于提供一种按通信协议标准实时分析记录通信数据且能适用于多种串行通信、无线通信和并行通信的基于标准的实时逻辑分析记录方法；本发明的另一个目的是提供实现上述实时逻辑分析记录方法的系统，为数据通信的分析和调试提供一种新的有力工具。

本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：一种基于标准的实时逻辑分析记录方法，包括以下步骤：

1)、使外部输入的信息按相应的通信协议标准转换成标准逻辑位信息；

2)、根据用户设定要求按照通信协议标准对所接收到的位信息进行前端实时分析，实时分析出其中的有用数据后存储；

3)、将存储的数据和分析结果传送给微型计算机处理，微型计算机按照通信协议标准对其进行后端命令分析和通信过程分析，并提取出通信过程中所传送的命令、数据或文件，然后存储分析结果。

本发明方法还可以由微型计算机实时或事后将存储的数据和分析结果经通信接口模块传送给通用计算机进行进一步的分析并提取出通信过程中所传送的命令、数据或文件，然后存储分析结果。

本发明方法所述的步骤3)的命令分析和通信过程分析结果通过显示模块显示。

本发明方法所述的步骤3)的分析包括：传送的数据、命令、数据通信的过程、枚举过程、数据的发送方与接收方、传送是否成功。

实现上述方法的基于标准的实时逻辑分析记录系统，包括前端处理模块、存储模块、控制及前端分析模块、微型计算机模块和通信接口模块，其特征在于：前端处理模块按照通信传送协议标准将所接收到的信息转换成标准逻辑位信息；控制及前端分析模块对各模块进行控制，同时根据用户设定要求按照协议标准对所收到的标准逻辑位信息进行前端实时分析，实时分析出其中的有用数据后送至存储模块，微型计算机模块对存储模块中的数据进行后端实时分析，并存储分析结果。

本发明还包括用于显示分析记录的中间数据和结果的显示模块，该显示模块与微型计算机模块相应接口连接。

本发明还包括通信接口模块和用于对存储模块的数据和分析结果进行进一步分析的通用计算机，该通用计算机经通信接口模块与微型计算机模块连接。

本发明所述通信接口模块的串行通信协议标准包括USB、IEEE1394、I²C、RS-232、RS-485、SPI、CAN、1-wire、TCN和PS/2等，无线通信协议标准包括ISO/IEC14443和ISO/IEC15693等，并行通信协议标准包括IEEE1284、PCI、GPIB和STD等。

本发明所述的前端处理模块设有一个对于不同的通信协议标准可更换的转换电路。

本发明能够截获通信双方发出的全部信息且对通信过程不产生任何影响，并且能够判断出哪一方是发送方或接收方；可依据所设定的通信协议标准实时判断出被分析双方通信过程是否符合规范；可依据所设定的通信协议标准和选定的器件实时判断出被分析双方通信流程是否符合规范，根据需要在判断出是否符合规范后给出相应的提示，若符合协议标准或规范则显示该命令或数据、若不符合协议标准或规范则给出可能的原因所在；还可实时记录所分析出的数据。

本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：

本发明为独立于通信双方的基于标准的实时分析记录系统，可满足各种需求，如同步通信或异步通信、单向的或双向的、各种装置之间的通信或各种装置与通用计算机之间的通信、串行通信或无线通信或并行通信。由于采用了直接按照通信协议标准进行实时分析记录，对于不符合协议标准的信息不予记录，解决了现有逻辑分析装置一经触发即连续记录以至可能记录大量无用信息从而浪费了存储单元的问题；又由于要求所分析记录的信息应符合某一特定协议标准，所以免去了现有逻辑分析装置中的高速AD模块，降低了装置的成本；还由于采取了前端分析与事后分析相结合的方法，不仅提高了分析速度而且提高了分析水平。对于不同的通信协议标准，只需变换本发明的前端处理模块中的相应接口电路即可适应各种协议标准。

附图说明

图1是为本发明系统的一种原理框图；

图2为本发明系统的另一种原理框图；

图3为图1的电气原理图。

图4为应用于RS-232通信协议标准时的前端处理模块的电气原理图。

图5为应用于SM89516型单片微型计算机IC16中的程序结构示意图。

图6为运行于微型计算机模块的程序基本处理流程示意图。

图7为运行于通用计算机上的应用程序基本流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，为本发明系统的一种原理框图。包括前端处理模块1、控制及前端分析模块2、存储模块3、微型计算机模块4和通信接口模块5，前端处理模块1按照通信传送协议标准将所接收到的信息转换成标准逻辑位信息；控制及前端分析模块2对各模块进行控制，同时根据用户设定要求按照通信协议标准对所收到的信息进行前端分析即分析出其中的有用数据后送存储模块3存储，例如对RS-232可以由用户设定记录或不记录辅助信号(如RTS等)；微型计算机模块4对存储模块3中的数据按照通信协议标准进行后端命令分析或通信过程分析，可根据需要对中间数据和分析结果进行显示；微型计算机模块4经由通信接口模块5实时或事后将存储模块3中的数据和分析结果传送给通用计算机进行进一步的分析并存储分析结果。作为本发明的一种变型结构，如图2所示，为本发明的另一种原理框图，本发明还可以含有显示模块6，用于显示分析记录结果，此时也可以不将存储模块3中的数据传送给通用计算机。

当所分析记录的串行通信协议标准为USB、RS-232、RS-485、CAN、1-wire、TCN等时和所分析记录的无线通信协议标准为ISO/IEC14443和ISO/IEC15693等时，前端处理模块1有一个可更换的协议标准转换电路，对于不同的通信协议标准只需适配相应的协议标准转换电路即可；当所分析记录的串行通信标准为I²C、SPI、PS/2、1-wire等和并行通信标准为IEEE1284、PCI、GPIB、STD等时，前端处理模块1只需完成电平转换即可。

将需要分析记录的通信线接至前端处理模块1，前端处理模块1按照协议标准将通信线上的信息转换成标准逻辑位信息，即按照通信协议标准完成位信息的处理，然后再将这些标准逻辑位信息送控制及前端分析模块2；根据用户设定要求按照通信协议标准对所收到的信息进行前端分析即分析出其中的有用数据后送存储模块3存储，例如对RS-232可以由用户设定记录或不记录辅助信号如RTS等；微型计算机模块4对存储模块3中的数据按照通信协议标准进行后端命令分析或通信过程分析，可根据需要对中间结果和分析结果进行显示；微型计算机模块4经由通信接口模块5实时或事后将存储模块3中的数据和分析结果传送给通用计算机进行进一步的分析并存储分析结果。

如图3和图4所示，前端处理模块1由图3中的前端处理模块接口电路和图4的协议标准转换电路两部分组成，前端处理模块接口电路包括J1、J3、IC3、IC10、IC11、IC12、IC13；控制及前端分析模块2由IC116、CRY1等组成，IC16为EP2C8Q208C7型FPGA器件；存储模块3由IC4、IC7组成；微型计算机模块4由IC5、IC14、CRY3等组成，IC5为SM89516型单片微型计算机，IC14为AT88SCO104C型非易失型加密存储器件，用于防范硬件被非法盗版和存储重要的分析结果；通信接口模块5由IC6、CRY2、COM1等组成，为典型USB接口；显示模块6由LCD、RW1、IC11组成，LCD是标准的液晶显示屏TG12832A，IC11是双向三态门用于电平适配。

待分析的RS-232接口信息由RS接口与图4中的协议标准转换电路的IC100相连，协议标准转换电路将符合RS-232协议标准的通信信息转换成标准逻辑位信息，转换后的位信息经由图4中的RSJ1接至图3中的J1；这些位信息经IC3、IC10送至控制及前端分析模块2，IC16为ALTERA公司的大规模FPGA芯片，其中装有VHDL编制的程序，程序的结构示意图如图5所示，IC16中借助于CRY1的时钟按照键盘设置自行给出接收数据的波特率，即在IC16接收到TXD或RXD的起始位的信息后自动按设置的波特率对TXD、RXD、RTS、CTS、DSR、DTR进行记录并送存储模块3存储，对于辅助信号RTS、CTS、DSR、DTR可以由用户设定记录或不记录；微型计算机模块4中的IC5对存储于存储模块3的数据进行命令识别和数据识别并重新存入存储模块3，微型计算机模块的处理流程如图6所示，同时IC5还可以借助于通信接口模块5将数据送给通用计算机；在通用计算机上装有应用程序，根据需要可以对所接收的数据进行进一步的分析、显示分析结果、打印和文件存储，通用计算机上运行的应用程序的基本流程和功能如图7所示。

对于由微型计算机模块得到的重要结果可根据要求送显示模块6显示。

本发明可于通用计算机上设定通信协议标准和待分析的器件型号，显示所分析出的通信命令流程、通信过程和所传送的数据，并可将中间数据和分析结果记录存储，还可提取出通信双方交换的数据文件并记录存储。

Claims

1、一种基于标准的实时逻辑分析记录方法，其特征在于包括以下步骤：

1)、将外部输入的信息按相应的通信协议标准转换成标准逻辑位信息；

2)、根据用户设定要求按照通信协议标准对所接收到的标准逻辑位信息进行前端实时分析，实时分析出其中的有用数据后存储；

2、根据权利要求1所述的分析记录方法，其特征在于：还可以由微型计算机实时或事后将存储的数据和分析结果经通信接口模块传送给通用计算机进行进一步的分析并提取出通信过程中所传送的命令、数据或文件，然后存储分析结果。

3、根据权利要求1所述的分析记录方法，其特征在于：所述步骤3)的命令分析和通信过程分析结果可以通过显示模块显示。

4、根据权利要求1所述的分析记录方法，其特征在于：所述的骤3)的分析可以包括：传送的数据、命令、数据通信的过程、枚举过程、数据的发送方与接收方、传送是否成功。

5、一种基于标准的实时逻辑分析记录系统，其特征在于：包括前端处理模块、存储模块、控制及前端分析模块、微型计算机模块和通信接口模块，前端处理模块按照通信协议标准将所接收到的信息转换成标准逻辑位信息；控制及前端分析模块对各模块进行控制，同时根据用户设定要求按照通信协议标准对所收到的标准逻辑位信息进行前端实时分析，实时分析出其中的有用数据后送至存储模块，微型计算机模块按照通信协议标准对存储模块中的数据进行后端实时分析，并存储实时分析结果。

6、根据权利要求5所述的基于标准的实时逻辑分析记录系统，其特征在于：还包括用于显示分析记录的中间数据和结果的显示模块，该显示模块与微型计算机模块相应接口连接。

7、根据权利要求5所述的基于标准的实时逻辑分析记录系统，其特征在于：还包括通信接口模块和用于对存储模块中的数据和分析结果进行进一步分析的通用计算机，该通用计算机经通信接口模块与微型计算机模块连接。

8、根据权利要求5所述的基于标准的实时逻辑分析记录系统，其特征在于：所述通信接口模块的串行通信协议标准包括USB、IEEE1394、I²C、RS-232、RS-485、SPI、CAN、1-wire、TCN和PS/2等，无线通信协议标准包括ISO/IEC14443和ISO/IEC15693等，并行通信协议标准包括IEEE1284、PCI、GPIB和STD等。

9、根据权利要求5所述的基于标准的实时逻辑分析记录系统，其特征在于：所述的前端处理模块设有一个对于不同的通信协议标准可更换的转换电路。