DE60203873T2

DE60203873T2 - Bereicherkennung mit einem einzigen auf monotonisch zunehmender Grenzwerten verteilten Bereich

Info

Publication number: DE60203873T2
Application number: DE60203873T
Authority: DE
Inventors: Kevin C. Beaverton Spisak
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 2001-10-01
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2022-09-28
Also published as: US20030069705A1; DE60203873D1; JP4080829B2; US6831588B2; EP1324058A2; JP2003207525A; EP1324058B1; EP1324058A3

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen das Gebiet von Bereichserkennungsvorrichtungen für Test- und Messinstrumente wie z.B. Logikanalysatoren oder dergleichen und betrifft insbesondere einen Bereichscodierer in einer integrierten Schaltung, der mehr Bereiche bereitstellt oder weniger Anschlußstifte erfordert.
ANSPRUCH AUF PRIORITÄT
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität von der vorläufigen US-Patentanmeldung Seriennr. 60/326 494, RANGE ENCODING FOR MORE RANGES AND/OR FEWER PINS (Kevin C. Spisak), eingereicht am 01. Oktober 2001.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG:
Eine Bereichserkennungsvorrichtung ist eine gut bekannte Schaltung, die in Logikanalysator-Auslösestrukturen verwendet wird, um Eingangsvektoren zu identifizieren, die sich innerhalb eines speziellen Bereichs von Werten befinden. In einer solchen Bereichserkennungsvorrichtung werden zwei binäre Vergleicher verwendet, um festzustellen, ob ein Eingangsvektor zwischen zwei vorbestimmten Grenzen liegt. Wenn Daten in mehr als einer integrierten Schaltung (IC oder Chip) abgetastet werden, müssen die von den Vergleichern in einer ersten der ICs erzeugten Ergebnisse zu einer zweiten IC weitergeleitet werden, wo sie mit den Ergebnissen von der zweiten IC kombiniert werden. Diese Tatsache führt zu der ungünstigen Situation, daß, je mehr Bereichserkennungsvorrichtungen vorhanden sind, desto mehr IC-Anschlußstifte und Platinenplatz verwendet werden müssen.
Eine Bereichserkennungsvorrichtungs-Implementierung des Standes der Technik, die von Tektronix verwendet wird, ist der TLA 700 Logikanalysator, der zwölf Anschlußstifte benötigt, um Signale zu und von jeder von vier Bereichserkennungsvorrichtungen zu übertragen. Das heißt, drei Anschlußstifte pro Bereichserkennungsvorrichtung werden verwendet, um "größer als", "kleiner als" oder "gleich" die obere bzw. der oberen Grenze und die untere bzw. der unteren Grenze zu codieren.
Da ICs immer komplexer werden, wird die Verringerung der Anschlußstiftzahl und die Bewahrung von Leiterplattenplatz (üblicherweise als "nutzbare Fläche" bezeichnet) kritisch. Was erforderlich ist, ist eine Bereichserkennungsvorrichtung, die die gewünschten Bereichsvergleichssignale erzeugt, während auch die IC-Anschlußstiftzahl verringert wird und Leiterplattenplatz bewahrt wird.
US-A-4 475 237 betrifft eine programmierbare Bereichserkennungsvorrichtung, die eine Vielzahl von Grenzenvergleichern umfaßt, die jeweils verschiedene Teile eines digitalen Eingangsworts empfangen. Jeder Vergleicher vergleicht den entsprechenden Teil mit vorbestimmten Grenzbedingungen. Die Vergleicher sind mit einer Reihe von Logikelementen verbunden, die ein Signal erzeugen, das angibt, ob das binäre Eingangswort innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt.
US-A-5 579 006 stellt einen Analog-Digital-Wandler dar, bei dem ein Eingangssignal in Baumform aufgespalten wird. An jedem Knoten des Baums findet eine Subtraktion eines Bezugsstroms vom Eingangsstrom statt. Die Endstufe des Baums umfaßt einen Vergleicher zum Vergleichen des Stroms mit einem Bezugsstrom, um den digitalen Abtastwert zu erhalten.
US-A-4 237 387 betrifft einen Fenstervergleicher für ein Zwischenspeichernetzwerk, um ein Eingangssignal mit einem Taktsignal zu sperren. Der Fenstervergleicher umfaßt eine Vielzahl von Logikgattern, die eine Vielzahl von Vergleichern mit Ausgangsanschlüssen verbinden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aspekte der Erfindung sind in den zugehörigen Ansprüchen vorgesehen.
Eine Bereichserkennungsvorrichtungsanordnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erfordert nur fünf IC-Anschlußstifte, um ein codiertes Signal von einer Gruppe von vier Bereichserkennungsvorrichtungen zu übertragen, und erfordert nur zwölf IC-Anschlußstifte, um ein codiertes Signal von einer Gruppe von über eintausend Bereichserkennungsvorrichtungen zu übertragen. Die vorliegende Bereichserkennungsvorrichtungsanordnung umfaßt eine Schaltung zum Kombinieren und monotonen Sortieren aller der vorbestimmten Bereichsgrenzen, anstatt jede Bereichserkennungsvorrichtung als separate Einheit zu behandeln. Eine Bereichserkennungsvorrichtungsanordnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eignet sich zur Verwendung mit Test- und Messinstrumenten wie z.B. einem Logikanalysator oder dergleichen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Bereichserkennungsvorrichtungsanordnung, wie aus dem Stand der Technik bekannt.
2 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Bereichserkennungsvorrichtungsanordnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
1 zeigt eine Anordnung 100 von vier Bereichserkennungsvorrichtungen, wie aus dem Stand der Technik bekannt. Jede Bereichserkennungsvorrichtung umfaßt ein Paar von Grenzenvergleichern (110, 112)(120, 122)(130, 132)(140, 142) und eine Bereichscodierer-Logikeinheit 115, 125, 135, 145. Jeder Vergleicher (110, 120, 130, 140) für die obere Grenze ist mit seinem eindeutigen oberen Grenzwert vorprogrammiert. Jeder Vergleicher (112, 122, 132, 142) für die untere Grenze ist mit seinem eindeutigen unteren Grenzwert vorprogrammiert. Im Betrieb werden erfaßte Daten an die jeweiligen Eingänge aller Grenzenvergleicher gleichzeitig angelegt. Jeder Grenzenvergleicher vergleicht den Wert der neu erfaßten Daten mit seinem vorbestimmten gespeicherten eindeutigen Grenzwert und liefert die Ergebnisse dieses Vergleichs zu seiner jeweiligen Bereichscodierer-Logikeinheit. Man beachte, daß für jeden Grenzenvergleicher drei Ausgangsleitungen vorhanden sind, die neun mögliche Ergebnisse definieren, wie in Tabelle 1 gezeigt.
TABELLE 1
Man beachte aus der Kommentarspalte von Tabelle 1, daß die möglichen Ergebnisse 2, 3 und 6 aus der Betrachtung beseitigt werden können, indem der obere Grenzwert und der untere Grenzwert vertauscht werden, wenn der obere Grenzwert kleiner ist als der untere Grenzwert. Drei Bits sind zum Codieren der restlichen sechs gültigen möglichen Ergebnisse erforderlich, wie durch die drei Ausgangsleitungen aus jeder Bereichscodierer-Logikeinheit von 1 gezeigt.
Wie vorstehend angemerkt, erfordert eine Bereichserkennungsvorrichtungsanordnung, wie aus dem Stand der Technik bekannt, mit vier Bereichserkennungsvorrichtungen zwölf Ausgangsleitungen, um alle möglichen gültigen Ergebnisse zu codieren, wodurch zwölf wertvolle IC-Anschlußstifte verbraucht werden, und die "nutzbare Fläche" der Leiterplatte, um die gedruckten Leiter zu diesen IC-Anschlußstiften zu leiten. Diese unerwünschte Situation ergibt sich aus der Tatsache, daß jede der vier Bereichserkennungsvorrichtungen ihre eigene unabhängige Auswertung für irgendeinen gegebenen Abtastwert von erfaßten Daten bereitstellt. Man nehme beispielsweise an, daß ein gegebener Abtastwert von erfaßten Daten zufällig einen Wert aufweist, der geringer ist als die obere Grenze und größer ist als die untere Grenze der Grenzenvergleicher 130, 132. Diese Bedingung ist das mögliche Ergebnis Nummer 7 von Tabelle 1. In einem solchen Fall erzeugt der Bereichscodierer 135 ein Ausgangssignal, das angibt, daß der erfaßte Datenabtastwert innerhalb seines Bereichs liegt. Leider und unnötigerweise erzeugen alle anderen Bereichscodierer 115, 125, 145 Angaben, daß der erfaßte Datenabtastwert außerhalb ihrer jeweiligen Bereiche liegt.
Die vorliegende Erfindung wird nun mit Bezug auf 2 und Tabelle 2 beschrieben.
2 zeigt eine Bereichserkennungsvorrichtungsanordnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Anordnung von 2 erfüllt die Aufgabe des Vergleichs von erfaßten Datenwerten mit vier begrenzten Bereichen (wie die Anordnung von 1). Mit Bezug auf 2 ist jeder der Grenzenvergleicher 210, 212, 220, 222, 230, 232, 240, 242 mit einem jeweiligen eindeutigen Grenzwert vorprogrammiert. Im Betrieb werden erfaßte Daten an die jeweiligen Eingänge aller Grenzenvergleicher 210, 212, 220, 222, 230, 232, 240, 242 gleichzeitig angelegt. Jeder Grenzenvergleicher vergleicht den Wert der neu erfaßten Daten mit seinem vorbestimmten gespeicherten eindeutigen Grenzwert, aber im Gegensatz zum Stand der Technik liefert jeder Grenzenvergleicher die Ergebnisse seines Vergleichs zu einer einzigen Bereichscodierer-Logikeinheit 215. Hierin wird erkannt, daß für eine Gruppe von vier Bereichserkennungsvorrichtungen die Verwendung des beschriebenen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung das Ergebnis auf nur siebzehn verschiedene mögliche Ergebnisse begrenzt: "größer als alle", "kleiner als alle", "gleich einem" oder "zwischen zwei von acht" Grenzwerten. Ein Fachmann wird bemerken, daß nur fünf IC-Anschlußstifte erforderlich sind, um die siebzehn möglichen Ergebnisse zu codieren. Man beachte, daß diese Anordnung von Grenzenvergleichern siebzehn mögliche Ergebnisse definiert, wie in Tabelle 2 gezeigt.
Man beachte, daß in Tabelle 2 alle Grenzen vom niedrigsten zum höchsten Wert vorsortiert wurden. Folglich stellen alle siebzehn möglichen Ergebnisse gültige Vergleichszustände dar. Fünf Bits sind mehr als genug zum Codieren der siebzehn möglichen Ergebnisse, wie durch die fünf Ausgangsleitungen von der Bereichscodierer-Logikeinheit 215 von 2 gezeigt.
Tabelle 2
In der Vorrichtung von 2 können diejenigen Ausgangsleitungen von den Grenzenvergleichern, die sich mit Ausgangsleitungen von einem benachbarten Vergleicher an einem Knoten zu verbinden scheinen, tatsächlich mittels eines ODER-Gatters oder einer verdrahteten ODER-Logik (der Einfachheit halber als Reihe von Kombinationsblöcken 260 gezeigt) kombiniert werden.
Es ist wichtig zu beachten, daß in bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung der gesamte Bereich als einzelnes Kontinuum behandelt wird, das durch eine Serie von internen Grenzen unterteilt ist, deren Werte in einer numerischen Reihenfolge (d.h. monoton zunehmend) sortiert wurden. Diese Ausführung ermöglicht, daß ein einzelner Bereichscodierer ein einzelnes Binärwort erzeugt, das den Vergleich der erfaßten Daten mit dem gesamten Bereich angibt.
Im Gegensatz dazu ziehen Bereichserkennungsvorrichtungen des Standes der Technik eine Reihe von unabhängigen Bereichen jeweils mit seiner eigenen oberen und unteren Grenze in Betracht, wobei die Grenzen überlappen können. An sich müssen Bereichserkennungsvorrichtungsanordnungen des Standes der Technik mehrere unabhängige Vergleiche derselben Daten innerhalb jedes Bereichs durchführen. Vorteilhafterweise liefern die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eine einzelne Antwort. Wie vorstehend angegeben, liefet der Stand der Technik dagegen vier unabhängige Antworten, von denen drei unnötig sind.
Die Anzahl von Bereichserkennungsvorrichtungen, die in heutigen Logikanalysatoren verwendet werden, ist derzeit begrenzt. Diese Begrenzung liegt hauptsächlich an der Anzahl von Anschlußstiften, die jede Bereichserkennungsvorrichtung verwendet. Eine Anordnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ermöglicht, daß die Anzahl von Bereichserkennungsvorrichtungen in Bezug auf die Anzahl von erforderlichen IC-Anschlußstiften exponentiell zunimmt, anstatt daß sie eine lineare Beziehung aufweist wie im Stand der Technik. Die Verwendung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung macht es sowohl möglich als auch praktisch, eine Echtzeit-Leistungsanalyse von tausend Bereichen durchzuführen, während nur zwölf IC-Anschlußstifte verwendet werden.
Ein Fachmann wird erkennen, daß die Schaltung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in einer diskreten Logik oder in einer ASIC oder einem FPGA beispielsweise verkörpert werden kann. Obwohl bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in der Umgebung eines Logikanalysators beschrieben wurden, soll die Verwendung der Erfindung nicht so begrenzt sein. Die Verwendung der vorliegenden Erfindung zur Messung von Bereichsdaten in anderen Instrumenten wie z.B. Oszilloskopen wird auch in Erwägung gezogen.

Claims

Anordnung von Bereichserkennungsvorrichtungen mit: einem ersten Grenzenvergleicher (210), der mit einem ersten Grenzwert vorprogrammiert ist; einem zweiten Grenzenvergleicher (212), der mit einem zweiten Grenzwert vorprogrammiert ist, wobei der zweite Grenzwert größer ist als der erste Grenzwert; wobei jeder des ersten (210) und des zweiten (212) Grenzenvergleichers erfaßte Daten empfängt und feststellt, ob die erfaßten Daten größer als, kleiner als oder gleich seinem jeweiligen Grenzwert sind; einer Kombinationsschaltung (260) zum Kombinieren eines Signals vom ersten Grenzenvergleicher (210) und eines Signals vom zweiten Grenzenvergleicher (212) und zum Entwickeln eines kombinierten Signals; einem Bereichscodierer (215) zum Empfangen von Signalen vom ersten und vom zweiten Vergleicher und von der Kombinationsschaltung; wobei der Bereichscodierer Daten erzeugt, die den Vergleich der erfaßten Daten mit den Grenzwerten anzeigen; dadurch gekennzeichnet, daß: die Daten sowohl des ersten als auch des zweiten Grenzenvergleichers mit einem gemeinsamen Eingang zum Empfangen der erfaßten Daten gekoppelt werden, und daß die Kombinationsschaltung (260) ein Signal vom ersten Grenzenvergleicher (210), das eine Feststellung darstellt, daß die erfaßten Daten größer sind als der erste Grenzwert, und ein Signal vom zweiten Grenzenvergleicher (212), das eine Feststellung darstellt, daß die erfaßten Daten kleiner sind als der zweite Grenzwert, kombiniert, wobei das entwickelte kombinierte Signal eine Bedingung anzeigt, unter der die erfaßten Daten einen Wert zwischen dem ersten und dem zweiten Grenzwert aufweisen; wobei die vom Bereichscodierer empfangenen Signale nur eines von folgenden anzeigen: daß die erfaßten Daten einen kleineren Wert als den ersten Grenzwert aufweisen, die erfaßten Daten einen Wert gleich dem ersten Grenzwert aufweisen, die erfaßten Daten einen Wert zwischen dem ersten und dem zweiten Grenzwert aufweisen, die erfaßten Daten einen Wert gleich dem zweiten Grenzwert aufweisen, oder die erfaßten Daten einen größeren Wert als den zweiten Grenzwert aufweisen; und wobei der Bereichscodierer ein Binärwort erzeugt, das den Vergleich der erfaßten Daten mit den Grenzwerten anzeigt.
Bereichserkennungsvorrichtungs-Anordnung nach Anspruch 1, welche ferner umfaßt einen dritten Grenzenvergleicher (220), der mit einem Grenzwert programmiert ist, der höher ist als der zweite Grenzwert; wobei der dritte Grenzenvergleicher (220) mit dem gemeinsamen Eingang zum Empfangen der erfaßten Daten gekoppelt ist und feststellt, ob die erfaßten Daten größer als, kleiner als oder gleich seinem jeweiligen Grenzwert sind; und eine zweite Kombinationsschaltung zum Kombinieren eines Signals vom zweiten Grenzenvergleicher (212), das die Feststellung darstellt, daß die erfaßten Daten größer sind als der zweite Grenzwert, und eines Signals vom dritten Grenzenvergleicher (220), das die Feststellung darstellt, daß die erfaßten Daten kleiner sind als der dritte Grenzwert, und zum Entwickeln eines kombinierten Signals, das eine Bedingung anzeigt, unter der die erfaßten Daten einen Wert zwischen dem zweiten und dem dritten Grenzwert aufweisen.
Bereichserkennungsvorrichtungs-Anordnung nach Anspruch 2, wobei der Bereichscodierer alle Signale von den Vergleichern, die anzeigen, daß die erfaßten Daten größer als oder kleiner als ein jeweiliger Grenzwert sind, über die Kombinationsschaltung empfängt, abgesehen von: einem Signal, das vom Vergleicher mit dem niedrigsten gespeicherten Grenzwert erzeugt wird und das anzeigt, daß die erfaßten Daten einen kleineren Wert als alle Grenzwerte aufweisen; und einem Signal, das vom Vergleicher mit dem höchsten gespeicherten Grenzwert erzeugt wird und das anzeigt, daß die erfaßten Daten einen größeren Wert als alle Grenzwerte aufweisen.
Bereichserkennungsvorrichtungs-Anordnung nach Anspruch 3, welche ferner umfaßt: einen vierten bis achten Grenzenvergleicher (222, 230, 232, 240, 242); und eine dritte bis siebte Kombinationsschaltung, die wie in Anspruch 2 dargelegt gekoppelt sind; wobei der vierte Vergleicher (222) mit einem Grenzwert programmiert ist, der größer ist als jener des dritten Vergleichers, und so weiter bis zum achten Vergleicher (242).
Bereichserkennungsvorrichtungs-Anordnung nach Anspruch 4, wobei der Bereichscodierer siebzehn Eingangsleitungen zum Empfangen von einem von siebzehn möglichen Zuständen aufweist und den einen von siebzehn möglichen Zuständen in ein Fünf-Bit-Binärwort codiert.
Anordnung von Bereichserkennungsvorrichtungen mit: einer Vielzahl von Grenzenvergleichern (210, 212, 220, 222, 230, 232, 240, 242), die jeweils mit einem jeweiligen Grenzwert eines Bereichs vorprogrammiert sind; wobei jeder der Grenzenvergleicher (210, 212, 220, 222, 230, 232, 240, 242) mit einem Eingang zum Empfangen von erfaßten Daten gekoppelt ist; einer Schaltung zum Kombinieren (260) eines Signals von einem niedrigeren benachbarten der Grenzenvergleicher und eines Signals von einem höheren benachbarten der Grenzenvergleicher und zum Entwickeln eines kombinierten Signals; und einem Bereichscodierer (215) zum Empfangen von Signalen von allen Vergleichern und von der ganzen Kombinationsschaltung, wobei der Bereichscodierer Daten erzeugt, die den Vergleich der erfaßten Daten mit den Grenzwerten anzeigen, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich durch eine monoton zunehmende Reihe der Grenzwerte unterteilt ist; alle Grenzenvergleicher (210, 212, 220, 222, 230, 232, 240, 242) mit einem gemeinsamen Eingang zum Empfangen der erfaßten Daten gekoppelt sind und feststellen, ob die erfaßten Daten größer als, kleiner als oder gleich seinem jeweiligen Grenzwert sind; die Schaltung zum Kombinieren (260) ein Signal von einem niedrigeren benachbarten der Grenzenvergleicher, das die Feststellung darstellt, daß die erfaßten Daten größer sind als sein jeweiliger Grenzwert, und ein Signal von einem höheren benachbarten der Grenzenvergleicher, das die Feststellung darstellt, daß die erfaßten Daten kleiner sind als sein jeweiliger Grenzwert, kombiniert, wobei das kombinierte Signal eine Bedingung anzeigt, unter der die erfaßten Daten einen Wert zwischen dem niedrigeren benachbarten und dem höheren benachbarten Grenzwert aufweisen, und wobei die Anordnung von Bereichserkennungsvorrichtungen einen einzelnen Bereichscodierer umfaßt; und der Bereichscodierer ein Binärwort erzeugt, das den Vergleich der erfaßten Daten mit den Grenzwerten anzeigt.