CN101141123A

CN101141123A - 一种毛刺检测装置

Info

Publication number: CN101141123A
Application number: CNA2007100502120A
Authority: CN
Inventors: 王厚军; 师奕兵; 戴志坚; 田书林; 李炎俊
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2007-10-11
Filing date: 2007-10-11
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2027-10-11
Also published as: CN101141123B

Abstract

本发明公开了一种毛刺检测装置，包括双跳变沿检测电路，复位控制电路；如果被测输入信号有上升沿和下降沿，双跳变沿检测电路输出有双跳变沿的信号。复位控制电路在采样时钟沿作用下，每个采样周期输出一复位窄脉冲，将双跳变沿检测电路每个采样周期复位一次，清除其锁定的输出有上升沿或下降沿的信号，这样双跳变沿检测电路仅在采样周期内有上升沿和下降沿的信号，才输出被测输入信号有双跳变沿的信号，即毛刺信号。本发明对毛刺的检测是直接指示，不需要进行两种采样数据的比较；同时，不需要花时间确认被测输入信号的电平状态，能够检测信号调变沿上的毛刺；与现有技术相比，不需要延时、采样与锁定情况下的数据比较，电路简单，易于实现。

Description

一种毛刺检测装置

技术领域

本发明属于数字系统测试分析领域，具体来讲涉及一种毛刺检测装置。

背景技术

逻辑分析仪是一种分析数字系统硬件和软件的仪器，是最重要的数据域测试仪器之一。毛刺检测是逻辑分析仪的一种重要的能力。毛刺是一种宽度小于规定要求的窄脉冲，在逻辑分析时，认为在一个采样时钟周期内两次通过门限的窄脉冲为毛刺。常见的毛刺有四种形式：在信号低电平上出现的正向毛刺，在信号高电平上出现的负向毛刺，连续出现的毛刺，在信号跳变沿上出现的毛刺。毛刺是由于干扰、传输时延以及竞争冒险等原因造成的假信号，会引起系统工作异常。

传统的毛刺检测是通过毛刺锁定方式来实现。逻辑分析仪用锁定方式检测毛刺时，锁定电路把一个很窄的毛刺展宽，并用与一个采样周期相对应的宽度显示这个毛刺。在这种方式下，如果数据信号宽度等于采样周期，那么显示时，它将与毛刺无法区别。为此采样率必须高于被测系统的最高数据变化速率的5～10倍，才能正确区分毛刺和正常数据。

如图1所示，锁定电路包括两个非门N1、N2，两个与非门NA1、NA2，两个D触发器D1、D2。datain为输入信号；glitch_en为采样/锁定控制信号；clk为采样时钟；反馈信号databack在采样方式下为采样数据输出，在锁定方式下为带展宽毛刺数据输出。

输入信号datain输入D触发器D1的D输入端、与非门NA1，通过非门N2输入到与非门NA2。采样/锁定控制信号glitch_en输入到与非门NA1、NA2，其作用是关闭/使能两个与非门NA1、NA2，使整个电路工作在采样方式或锁定方式。反馈信号databack分为两路，一路通过非门N1输入到与非门NA1，一路直接输入到与非门NA2。

与非门NA1输出到D触发器D1的置位PRN端，而与非门NA2则输出到D触发器D1的清零CLRN端，D触发器D1的输出Q端的输出为dataout，并连接到D触发器D2的输入端。

两个D触发器D1、D2的时钟脉冲CP都与采样时钟clk向连接，D触发器D2的预置PRN端、清零CLRN端接电源VCC，D触发器D2的输出Q端的输出为databack。

这样，当采样/锁定控制信号glitch_en为0，电路工作在采样方式，采样/锁定控制信号glitch_en关闭与非门NA1和NA2，D触发器D1、D2仅在采样时钟作用clk下锁存输入数据信号，而对采样时钟之间出现的毛刺不予理睬。其采样方式下，输入输出时间关系波形图如图2所示，输入信号datain为高电平时有一负向毛刺，由于与非门NA1和NA2关闭，而该毛刺处于采样脉冲clk之间，D触发器D1、D2都不会发生变化，即输出dataout以及databack维持高电平，对该负向毛刺没有反应。

而当采样/锁定控制信号glitch_en为1，电路工作在锁定方式，采样/锁定控制信号glitch_en使能与非门NA1和NA2，它们将根据输入信号datain的现态，决定D触发器IC3是置位还是复位。参加图3，假如在毛刺出现之前，输出信号处于高电平，即databack＝1，那么，非门N1输出为0，与非门NA1关闭，输出为1；而与非门NA2开启，等待接收负向毛刺，一旦在输入信号datain中出现负向毛刺，经过非门N2，变为高电平，则使与非门NA2输出变为低电平，D触发器D1复位，其输出dataout＝0，而D触发器D2状态不变，databack仍是高电平。毛刺消失后，D触发器D1的复位信号撤消了。当采样时钟到来时，D触发器D1I又恢复到之前的状态，即输出dataout＝1。然而由于毛刺的作用使dataout短时间出现的低电平，却在此采样时钟clk的同步下，锁存到D触发器D2中，D触发器D2输出databack＝0，直到下一个采样时钟的到来，databack才又变为高电平。由图3可看出，D触发器D2的输出databack持续时间为一个采样周期的低电平，表明输入信号出现了负向毛刺。

反之，若毛刺出现之前D触发器D2databack为低电平状态，则可检测正向毛刺，其工作过程与检测负向毛刺类似。

从图3中可以看出毛刺被展宽一个采样周期。该方式检测毛刺需要两组相同的电路，一组工作于正常采样方式，其采集数据为databack1，另一组工作于锁定方式，其采集数据为databack2，将databack1与databack2比较，不同的部分即为毛刺。

由于图1中的D触发器D1和D触发器D2之间以及反馈信号需要时延，部分电路必须采用分离器件，使得电路结构复杂，而且如图3所示，D触发器D2输出databack的变化相对与输入信号有一定时间的延迟，即需要一定时间确认输入信号的电平状态，如果信号在此时有毛刺，将无法检测到，因此，它不能检测在跳变沿上出现的毛刺。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种不需与正常采样数据比较，直接指示是否有毛刺，且能够检测信号调变沿上的毛刺，易实现的信号毛刺检测装置。

为实现上述发明目的，本发明的一种毛刺检测装置，包括双跳变沿检测电路，复位控制电路；

双跳变沿检测电路中包括有上升沿检测电路和下降沿检测电路，上升沿检测电路和下降沿检测电路对被测输入信号的上升沿和下降沿进行检测，如果被测输入信号有上升沿或下降沿，则分别锁定输出有上升沿或下降沿的信号；如果被测输入信号有上升沿和下降沿，双跳变沿检测电路根据上升沿检测电路和下降沿检测电路锁定输出的有上升沿和下降沿的信号输出被测输入信号有双跳变沿的信号。

复位控制电路在采样时钟沿作用下，每个采样周期输出一复位窄脉冲，将双跳变沿检测电路的上升沿检测电路和下降沿检测电路每个采样周期复位一次，清除其锁定的输出有上升沿或下降沿的信号，这样双跳变沿检测电路仅在采样周期内有上升沿和下降沿的信号，才输出被测输入信号有双跳变沿的信号，即毛刺信号。

由于复位控制电路采样时钟作用下，每一个采样周期开始时，都对双跳变沿检测电路进行复位，清除其锁定的输出有上升沿或下降沿的信号，这样双跳变沿检测电路只有在一个采样周期内被测输入信号有上升和下降时，即出现毛刺时，才输出有毛刺的信号。可见，本发明对毛刺的检测是直接指示，而且不需要进行两种采样数据的比较；同时，不需要花时间确认被测输入信号的电平状态，对测试输入信号的变化进行实时检测，因而，能够检测信号调变沿上的毛刺；此外，与现有技术的毛刺检测装置相比，不需要延时、采样与锁定情况下的数据比较，电路简单，易于实现。

附图说明

图1是现有技术中采用锁定方式检测毛刺的电路原理图；

图2是图1所示电路工作在采样方式下的时间关系图；

图3是图1所示电路工作在锁定方式下的时间关系图；

图4是本发明毛刺检测装置的原理框图；

图5是图1所示的毛刺检测装置具体实施的一种电路原理图；

图6是本发明毛刺检测装置的一种具体实施方式原理框图；

图7是图6所示的毛刺检测装置具体实施的一种电路原理图；

图8是图7所示的毛刺检测装置检测毛刺时的时间关系图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明优选具体实施方式进行描述。需要提醒注意的是，尽管相似部件出现在不同附图中，但它们被赋予相似的参考数字标记。此外，在以下的描述中，当采用的己知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主题内容时，这些描述在这儿将被忽略。

图4是本发明毛刺检测装置的原理框图。图中，毛刺检测装置，包括双跳变沿检测电路2，复位控制电路1；

双跳变沿检测电路2中包括有上升沿检测电路和下降沿检测电路，上升沿检测电路和下降沿检测电路对被测输入信号的上升沿和下降沿进行检测，如果被测输入信号有上升沿或下降沿，则分别锁定输出有上升沿或下降沿的信号；如果被测输入信号有上升沿和下降沿，双跳变沿检测电路2根据上升沿检测电路和下降沿检测电路锁定输出的有上升沿和下降沿的信号输出被测输入信号有双跳变沿的信号。

复位控制电路1在采样时钟沿作用下，每个采样周期输出一复位窄脉冲，将双跳变沿检测电路2的上升沿检测电路和下降沿检测电路每个采样周期复位一次，清除其锁定的输出有上升沿或下降沿的信号，这样双跳变沿检测电路2仅在采样周期内有上升沿和下降沿的信号，才输出被测输入信号有双跳变沿的信号，即毛刺信号。

图5是图1所示的毛刺检测装置具体实施的一种电路原理图。图中，复位控制电路1由D触发器D1与一非门N1构成。D触发器D1的时钟脉冲CP端接采样时钟samp_clk，输入D端接电源Vcc，即高电平，输出Q端接非门N1，非门N1的输出分为两路，一路返回D触发器D1的清零CLRN端，一路作为复位窄脉冲输出到双跳变沿检测电路。

当采样时钟samp_clk上升沿到来时，D触发器D1输出为“1”，则非门N1输出为“0”，正负向毛刺检测电路中的D触发器D2、D3被复位。同时非门N1的输出送到D触发器D1的清零CLRN端，非门N1输出变为“0”，非门输出为“1”，结束复位。这样D触发器D1在采样时钟samp_clk上升沿到来时，产生了一个复位窄脉冲。

双跳变沿检测电路2包括两个D触发器D2、D3，两个D触发器D2、D3的输入D端接电源Vcc，即高电平，两个D触发器D2、D3的清零CLRN端都接到非门N1的输出端，而两个D触发器D2、D3的输出Q端分别接到与门A1的输入端，被测输入信号datain一路直接输入到D触发器D3时钟脉冲CP端，另一路经过非门N2再输入到D触发器D2时钟脉冲CP端。

复位后，两个D触发器D2、D3的输出，即Q端都为“0”，与门A1的输出dataout为“0”。若被测输入信号datain为高电平“1”时，并出现从逻辑“1”向逻辑“0”的跳变，则D触发器D2输出，即Q端为“1”；在采样时钟samp_clk上升沿到来前，又出现从逻辑“0”向逻辑“1”的跳变，则D触发器D3输出，即Q端变为“1”，则与门A1的输出dataout为“1”，表示该采样周期中，被测输入信号datain上出现了毛刺。

在本实施例中，所有的D触发器采用上升沿触发，低电平复位清零。高电平代表逻辑“1”，低电平代表逻辑“0”，有上升沿、下降沿以及毛刺用高电平表示。需要说明的是，下降沿触发、高电平复位以及低电平代表逻辑“1”，高电平代表逻辑“0”、有上升沿、下降沿以及毛刺用低电平表示都是本技术领域人员可以根据需要另行确定的，是等同的。

图6是本发明毛刺检测装置的一种具体实施方式原理框图。图中，毛刺检测装置还包括一被测输入信号采样电路3，与被测输入信号连接，用于每个采样周期开始时，确认被测输入信号的电平状况；双跳变沿检测电路2包括正向双跳变沿检测电路21和负向双跳变沿检测电路22，分别与被测输入信号连接，并且复位控制电路1在采样时钟沿作用下，输出一复位窄脉冲，将正向、负向双跳变沿检测电路21、22都复位；

被测输入信号采样电路3采样的被测输入信号的电平为低电平，则使能正向双跳变沿检测电路21，如果此时有毛刺，则输出有正向毛刺的信号；被测输入信号采样电路3采样的被测输入信号的电平为高电平，则使能负向双跳变沿检测电路22，如果此时有毛刺，则输出有负向毛刺的信号。这样，本实施例的毛刺检测装置就可以检测并区分毛刺是正向毛刺还是负向毛刺。

在本实施例中，正向、负向双跳变沿检测电路21、22输出的有正向、负向毛刺的信号再在毛刺数据合成电路4中合成成毛刺数据，并在采样时钟下次采样时，存储到毛刺数据采集电路5中。

在本实施例中，正向、负向双跳变沿检测电路结构相同，都为双跳变沿检测电路，只是在本实施例中，用于不同的毛刺检测，具有不同的名称。

图7是图6所示的毛刺检测装置具体实施的一种电路原理图。图中，被测输入信号采样电路3包括一D触发器D4和一非门电路N3，被测输入信号datain接D触发器D4的D端，采样时钟samp_clk接D触发器D4的CP端，Q端输出分为两路，一路直接非门N2’、D触发器D2’、D3’、与门A1’构成的负向双跳变沿检测电路22，即D触发器D2’、D3’各自的使能ENA端，另一路经非门反向后，接非门N2、D触发器D2、D3、与门A1构成的正向双跳变沿检测电路21。在本实施例中，正向、负向双跳变沿检测电路对毛刺的检测同图5，在此不在赘述。

正向、负向双跳变沿检测电路的输出分别为dataout_p、dataout_n，并输出到或门O1构成的毛刺数据合成电路4，或门O1的输出glitch接D触发器D5的D端，D触发器D5的CP端接采样时钟samp_clk，D触发器D5的Q端输出即为采集存储的毛刺检测输出数据gdata，D触发器D5构成毛刺数据采集电路5。

图8是图7所示的毛刺检测装置检测毛刺时的时间关系图。结合图7，在图7中D触发器D4完成被测输入信号datain信号初值获取，它在采样时钟samp_clk上升沿锁存被测输入信号datain，其输出为电平状况da3。若电平状况da3为“1”，则使能非门N2’、D触发器D2’、D3’、与门A1’构成的负向毛刺检测电路22；若电平状况da3为“0”，则使能非门N2、D触发器D2、D3、与门A1构成的正向毛刺检测电路。

在图7中，非门N2’、D触发器D2’、D3’、与门A1’构成负向双跳变沿检测电路22，电平状况da3为“1”时被使能。D触发器D2’、D3’被复位后，与门A1’输出dataout_n为“0”，若被测输入信号datain出现从逻辑“1”向逻辑“0”的跳变，则D触发器D2’输出为“1”，在采样时钟上升沿到来前，被测输入信号datain又出现从逻辑“0”向逻辑“1”的跳变，则D触发器D2’输出变为“1”，则与门A1’输出dataout_n为“1”。当采样时钟samp_clk上升沿到来时，它被D触发器D5采集，毛刺检测输出数据gdata为“1”，表示该采样周期中，被测输入信号datain上出现了毛刺。

同样，在图7中，非门N2、D触发器D2、D3、与门A1构成正向双跳变沿检测电路21，电平状况da3为“0”时被使能。D触发器D2、D3被复位后，与门A1输出dataout_p为“0”，若被测输入信号datain出现从逻辑“0”向逻辑“1”的跳变，则D触发器D3输出为“1”，在采样时钟samp_clk上升沿到来前，又出现从逻辑“1”向逻辑“0”的跳变，则D触发器D2输出变为“1”，则与门A1输出dataout_p为“1”。当采样时钟samp_clk上升沿到来时，它同样被采集，毛刺检测输出数据gdata为“1”。

在图7中，复位电路1的构成和工作原理同图5，在此不在赘述，其输出的复位窄脉冲同时复位D触发器D2、D3以及D2’、D3’，使它们的输出变为逻辑“0”。

在图8中，被测输入信号datain上若有毛刺，则毛刺检测数据输出gdata该位置为高，否则为低，因而，本发明的毛刺检测装置能够检测信号调变沿上的毛刺。

同样，在所有的D触发器采用上升沿触发，低电平复位清零。高电平代表逻辑“1”，低电平代表逻辑“0”，有上升沿、下降沿以及毛刺用高电平表示。需要说明的是，下降沿触发、高电平复位以及低电平代表逻辑“1”，高电平代表逻辑“0”、有上升沿、下降沿以及毛刺用低电平表示都是本技术领域人员可以根据需要另行确定的，是等同的。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，但应当清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims

1.一种毛刺检测装置，其特征在于：包括双跳变沿检测电路，复位控制电路；

2.根据权利要求1所述的毛刺检测装置，其特征在于，所述的复位控制电路由D触发器与一非门构成；D触发器的时钟脉冲CP端接采样时钟，输入D端接高电平，输出Q端接非门，非门的输出分为两路，一路返回D触发器的清零CLRN端，一路作为复位窄脉冲输出到双跳变沿检测电路。

3.根据权利要求1所述的毛刺检测装置，其特征在于，所述的双跳变沿检测电路包括两个D触发器，两个D触发器的输入D端接高电平，两个D触发器的清零CLRN端都接复位窄脉冲，而两个D触发器的输出Q端分别接到一与门的输入端，被测输入信号一路直接输入到D触发器时钟脉冲CP端，另一路经过非门再输入到另一D触发器时钟脉冲CP端。

4.根据权利要求1所述的毛刺检测装置，其特征在于，还包括一被测输入信号采样电路，与被测输入信号连接，用于每个采样周期开始时，确认被测输入信号的电平状况；

双跳变沿检测电路包括正向双跳变沿检测电路和负向双跳变沿检测电路，分别与被测输入信号连接，并且复位控制电路在采样时钟沿作用下，输出一复位窄脉冲，将正向、负向双跳变沿检测电路都复位。

被测输入信号采样电路采样的被测输入信号的电平为低电平，则使能正向双跳变沿检测电路，如果此时有毛刺，则输出有正向毛刺的信号；被测输入信号采样电路采样的被测输入信号的电平为高电平，则使能负向双跳变沿检测电路，如果此时有毛刺，则输出有负向毛刺的信号。

5.根据权利要求4所述的的毛刺检测装置，其特征在于，还包括毛刺数据合成电路、毛刺数据采集电路；

所述的正向、负向双跳变沿检测电路输出的正向、负向毛刺的信号再在毛刺数据合成电路中合成成毛刺数据，并在采样时钟下次采样时，存储到毛刺数据采集电路中。

6.根据权利要求4所述的的毛刺检测装置，其特征在于，被测输入信号采样电路包括一D触发器和一非门电路，被测输入信号接D触发器的输入D端，采样时钟接D触发器的时钟脉冲CP端，Q端输出分为两路，一路直接负向双跳变沿检测电路，另一路经非门反向后接正向双跳变沿检测电路。