TW201743069A - 邏輯分析儀及其資料擷取與效能測試之方法 - Google Patents

Abstract

一種邏輯分析儀，包括有：一探棒、一可程式陣列模組、一第一傳輸介面、一儲存模組與一第二傳輸介面。所述資料擷取方法在於透過該探棒擷取一數位訊號；透過可程式陣列模組將該數位訊號整合為一訊號資料；透過該第一傳輸介面用以接收該訊號資料，並以一第一傳輸速率輸出至該儲存模組儲存；透過該第二傳輸介面，接收該儲存模組透過該第一傳輸介面回傳至該可程式陣列模組的該訊號資料，並以一第二傳輸速率輸出至該電腦儲存。所述效能測試方法在於測試多個待測物受一數位訊號觸發的反應時間，據以對待測物進行效能分析。

Description

邏輯分析儀及其資料擷取與效能測試之方法

本發明係與訊號分析之裝置與方法有關；特別是指一種穩定性佳、效率高的邏輯分析儀及其資料擷取與效能測試之方法。

於遊戲周邊市場中，除原廠所販售之遊戲搖桿外，亦有其他非原廠之廠家研發販售有對應之遊戲搖桿或是轉接器等，但上述非原廠之廠家所販售的產品中，大多並未提供該產品相較於原廠產品之性能比對與分析，其主因在於比對與分析作業所需擷取之資料量太大，而會造成比對與分析作業複雜且耗時，使得許多廠家對於性能比對與分析報告的提供望之卻步，而造成消費者無法直接針對執行之性能來選擇一款相符甚至超越原廠效能之產品，進而導致消費者衍生非原廠之廠家所販售的產品效能勢必較差的謬論。

有鑑於此，本發明之目的在於提供一種邏輯分析儀及其資料擷取與效能測試之方法，除可供使用者能更穩定且快速地進行產品性能、穩定度與效能的分析外，更可提供使用者可便利且快速地檢視多個產品之間的比對結果，更可長時間記錄所需之資訊，進而判斷各產品之於長時作業時的穩定性與使用壽命。

緣以達成上述目的，本發明提供的一種邏輯分析儀，供與一電子產品以及一電腦電性連接，其包括有：一探棒，用以自該電子產品擷取一數位訊號；一可程式陣列模組，與該探棒電性連接，用以接收該探棒所擷取之該數位訊號，並將所接收之該數位訊號整合為一訊號資料；一第一傳輸介面以及一儲存模組，該第一傳輸介面電性連接於該可程式陣列模組以及該儲存模組之間，用以接收該可程式陣列模組所輸出之該訊號資料，並以一第一傳輸速率輸出至該儲存模組儲存；一第二傳輸介面，電性連接於該可程式陣列模組以及該電腦之間，該第二傳輸介面用以接收該儲存模組透過該第一傳輸介面回傳至該可程式陣列模組的該訊號資料，並以一第二傳輸速率輸出至該電腦儲存。

緣以達成上述目的，本發明提供的資料擷取方法，供一檢測系統對一電子產品進行檢測，該檢測系統包括有一邏輯分析儀以及一電腦，該邏輯分析儀包含有一探棒、一可程式陣列模組、一儲存模組、一第一傳輸介面以及一第二傳輸介面，其包括有以下步驟：A、透過該探棒自該電子產品擷取一數位訊號；B、透過該可程式陣列模組接收該數位訊號，並轉換成一訊號資料後輸出予該第一傳輸介面，再由該第一傳輸介面以一第一傳輸速率輸出至該儲存模組儲存；C、透過該第一傳輸介面將該儲存模組所儲存的該訊號資料傳輸予該第二傳輸介面，再由該第二傳輸介面以一第二傳輸速率將該訊號資料傳輸予該電腦進行儲存與分析。

緣以達成上述目的，本發明提供的效能測試方法，適用於對二待測物進行效能測試，包含有以下步驟：A、同時發送至少一第一訊號予該二待測物，於該二待測物接收到該第一訊號後，係分別對應產生一第二訊號以及一第三訊號；B、擷取該第一訊號、該第二訊號以及該第三訊號；C、記錄於步驟B中所接收到該第一訊號、該第二訊號以及該第三訊號的時間點；以及D、根據步驟C所記錄之時間點，計算該第一訊號與該第二訊號之間的時間差，以及計算該第一訊號與該第三訊號之間的時間差。

本發明之效果在於，透過上述的資料傳輸路徑，由於該訊號資料是先寫入邏輯分析儀的儲存模組，再由該儲存模組輸出後轉傳至電腦，因此，即使電腦執行延遲或傳輸率低時，仍不會影響邏輯分析儀的檢測效能，進而可提升檢測效率以及達到穩定擷取資料的效果。

為能更清楚地說明本發明，茲舉一較佳實施例並配合圖式詳細說明如後。請參圖１所示，於本實施例所提供之檢測系統係用以對一電子產品進行測試，並自該電子產品擷取數位訊號進行分析，於本實施例中，所述的電子產品為一遊戲搖桿，該遊戲搖桿包含有一操作介面100以及二組以驅動電路板101、102為例之待測物，該二驅動電路板101、102係同時電性連接至同一遊戲搖桿之操作介面100，且該操作介面100包含有數個按鍵，當任意一按鍵被按壓時，該操作介面100將產生一對應之數位訊號（例如突波訊號）傳送予該二驅動電路板101、102，而該二驅動電路板101、102收到該突波訊號後，將由其輸出端分別輸出一對應之數位訊號（例如驅動訊號）。而於本實施例中，該驅動訊號為符合USB通訊協定之數位訊號，且該驅動電路板101、102之輸出端分別為USB連接埠101a、102a，用以供電性連接至一遊戲機主機40，且該遊戲機主機40與一螢幕50電性連接，而該遊戲機主機40接收到驅動訊號後，便可將該遊戲搖桿所操作之動作顯示於該螢幕50上，但除符合USB通訊協定外，該驅動訊號亦可依不同電路之應用環境而有不同。

該檢測系統包含有一機械手臂10、一邏輯分析儀20以及一電腦30。其中，該機械手臂10係設置於該操作介面100之上方，且可受使用者控制而規律或是隨機地按壓該操作介面100上之其中一按鍵，而使得該操作介面100受該機械手臂按壓而規律或是隨機地產生該突波訊號。

續參閱圖２，該邏輯分析儀20包含有三個偵測輸入及輸出訊號之裝置，於本實施例中該邏輯分析儀20包含有三探棒21~23、一可程式陣列(Field-programmable gate array，FPGA)模組24、一第一傳輸介面25、一第二傳輸介面26以及一儲存模組27。其中：

該三探棒21~23分別連接於該操作介面100以及該二驅動電路板101、102之輸出端，用以擷取該操作介面100所輸出之突波訊號以及該二輸出端101、102所輸出之驅動訊號。其中，自該操作介面100所擷取的突波訊號定義為第一訊號，自該驅動電路板101、102所擷取的驅動訊號分別定義為第二訊號、第三訊號。該第一傳輸介面25與該儲存模組27電性連接，而該第二傳輸介面26則與該電腦30電性連接，且該第二傳輸介面26之傳輸速率小於或等於該第一傳輸介面25之傳輸速率。其中，所述該第一傳輸速率不小於8000MB/s，該第二傳輸速率不小於200MB/s，較佳者，於本實施例中，該第一傳輸介面為傳輸速率約8000MB/s的記憶體匯流排(即第一傳輸速率為8000MB/s)，而該第二傳輸介面則為傳輸速率約200MB/s通用序列匯流排(即第二傳輸速率為200MB/s)。

該可程式陣列模組24與該三探棒21~23、該第一傳輸介面25以及該第二傳輸介面26電性連接，用以接收該等探棒21~23所擷取之突波訊號與驅動訊號，並將所接收之突波訊號與驅動訊號整合為一訊號資料後，自該第一傳輸介面25將該訊號資料輸出。更詳而言之，請參閱圖３，該可程式陣列模組24包含有一轉換電路241、一第一緩衝電路242以及一第二緩衝電路243，該轉換電路241與該等探棒21~23電性連接，該第一緩衝電路242則電性連接該轉換電路241與該第一傳輸介面25，而該第二緩衝電路243則電性連接該第一傳輸介面25以及該第二傳輸介面26。該轉換電路241用以接收該等探棒21~23所擷取之突波訊號與驅動訊號並整合為該訊號資料後輸出至該第一緩衝電路242。該第一緩衝電路242接收到該訊號資料後，便將其轉化成該第一傳輸介面25可接收之資料格式並輸出予該第一傳輸介面25。

該儲存模組27於本實施例中，為該邏輯分析儀20內部所用之第三代雙倍資料率同步動態隨機存取記憶體（Double-Data-Rate Three Synchronous Dynamic Random Access Memory，DDR3 SDRAM）中之部分儲存區域，用以透過該第一傳輸介面25接收並儲存該第一緩衝電路242所輸出之訊號資料。舉例而言，當第三代雙倍資料率同步動態隨機存取記憶體之記憶體長度為16GB時，便可將其中之4GB儲存區域作為本案之儲存模組27。此外，當該儲存模組27所儲存之訊號資料至一定長度後，則再透過第一傳輸介面25輸出予該第二緩衝電路243。當該第二緩衝電路243接收到自該第一傳輸介面25所輸出之訊號資料時，便將其轉化成該第二傳輸介面26可接收之資料格式並輸出予該第二傳輸介面26。

該電腦30係與該第二傳輸介面26電性連接，用以透過該第二傳輸介面26接收並儲存該第二緩衝電路243所輸出之訊號資料。

如此一來，請參閱圖４，當該檢測系統進行檢測時，本發明所提供的資料擷取方法與效能測試方法，分述如下：

先定義所擷取之訊號波形，以選取其對應其通訊協定之解譯方法，且於此步驟中，一般情況下使用者可選擇業界已知的匯流排波形進行通訊協定之選擇，但在少數情況下，使用者亦可自定義訊號波形及其解釋方式。更詳而言之，於本實施例中，係自定義其中一探棒21為輸入檢測探棒，以擷取一第一訊號，且所擷取之訊號波形為突波訊號，並再定義另外兩探棒22、23為輸出檢測探棒，以分別擷取一第二訊號以及一第三訊號，且所擷取之波形訊號為USB訊號。如此一來，於訊號擷取時便可先過濾掉不必要的訊號（如USB協定中每隔固定時間會產生之閒置訊號），而只對所需之資料進行取樣，藉以達到加速後續解譯作業之目的。

依據上一步驟所定義之訊號波形，設定欲輸出之統計格式與資料顯示方式。於此步驟中，除可提供多組固定的格式供使用者選擇外，亦可讓使用者可以自定義統計格式與資料顯示方式，進而增加使用者的使用彈性。

啟動該機械手臂10與該邏輯分析儀20。更詳而言之，啟動該機械手臂10後，操作該機械手臂10規律或是隨機地按壓該操作介面100上預定之按鍵，使該操作介面100依該機械手臂10作動而規律或是隨機地產生該突波訊號（第一訊號），進而使該二驅動電路板101、102之輸出端分別輸出對應之驅動訊號（第二訊號、第三訊號），而啟動後之該邏輯分析儀20則開始透過其探棒21~23擷取突波訊號與驅動訊號。例如於本實施例中，係操作該機械手臂10隨機地在不同時間點作動，使得該操作介面100發送複數個突波訊號予該二驅動電路板101、102接收，且各該突波訊號係於不同的時間點所發送，藉以進行後續的測試流程。

該等探棒21~23擷取突波訊號與驅動訊號後，該可程式陣列模組24之轉換電路241便將所擷取之訊號轉換成訊號資料後輸出至該第一緩衝電路242，以透過該第一傳輸介面25將訊號資料傳輸至該儲存模組27儲存，當該儲存模組27儲存之訊號資料至預定長度(如4GB)後，則再透過第一傳輸介面25將該儲存模組27中預定長度之訊號資料輸出予該第二緩衝電路243，藉以透過該第二傳輸介面26將訊號資料傳輸至該電腦30進行儲存與分析。另外，由於該邏輯分析儀20之該可程式陣列模組24所產生的訊號資料之檔案較為龐大，並無法以該電腦30的記憶空間做為資料儲存空間，而須以該電腦30之硬碟進行資料儲存，另外，該電腦30儲存訊號資料時，係以依儲存順序分割成相同大小的檔案之分檔方式儲存。

透過上述訊號資料傳輸路徑之設計，當該電腦30因作業系統因素造成執行延遲或是傳輸率降低時，該訊號資料仍是先寫入該邏輯分析儀20之儲存模組27，再由該儲存模組27輸出後轉傳至該電腦30。如此一來，即便該電腦30執行延遲或是傳輸率降低時，仍不會影響該邏輯分析儀之檢測與傳輸，而可改善習用邏輯分析儀擷取訊號後直接將訊號資料輸出予電腦，並當電腦執行延遲或是傳輸率降低時造成電腦傳輸率或是資料儲存速率無法跟上邏輯分析儀之擷取速率，而導致系統產生錯誤而停止檢測之情形發生，換言之，透過上述電路及資料傳輸的設計，便可有效地達到長時間且穩定擷取資料之效果。

該電腦30儲存訊號資料後，便可分析所儲存之訊號資料，以針對該二待測物（即驅動電路板101、102）進行效能測試與評估。意即，如圖５所示，讀取並解譯所儲存之訊號資料內容，以取得該輸入檢測之探棒21所擷取之第一訊號(即突波訊號)以及輸出檢測之二探棒22、23所擷取之第二訊號、第三訊號(即驅動訊號)所產生之時間點及其時間差。值得一提的是，由於該電腦30係以分檔方式儲存訊號資料，使得該電腦30不必一次讀取大儲存量之訊號資料進行比對與分析，而可有效地增加該電腦30讀取及分析之速度。另外，於本實施例中，該突波訊號與該等驅動訊號之時間差的比對，係先搜尋連續兩個突波訊號，並在這兩個突波訊號的時間範圍內找出各該驅動訊號產生之時間點，藉以計算出先出現之突波訊號與各該驅動訊號之間的時間差。

另外，於本實施例中，當該電腦30讀取及解譯訊號資料時，會先依據先前步驟所定義通訊協定取得對應之特徵值（如載有資料之USB訊號於其訊號開頭必會出現之特定波形），且於讀取時比對訊號資料之內容是否有出現該特徵值，並僅解譯符合特徵值之訊號，藉以減少不必要的解譯作業，進而提高整體資料處理速度。

另外，於本實施例中，該電腦30係以每位元組(8個位元)或兩個位元組(16個位元)為單位進行讀取與分析，而不同於習用以各位元為單位之讀取及分析方式。而可提高資料處理速度。

此外，該電腦30所用之讀取及解譯訊號的程式，於其解譯之程式碼設計，會盡可能地將占用較多處理器時脈之「If_Then_Else」的判斷式，修改成「對應表」的程式設計來達到同樣的功能，而使用「對應表」的好處是可以避免占用過多的處理器時脈，而可有效地達到提高資料處理速度的效果。

最後，請參閱圖６，當該電腦30分析所儲存之訊號資料後，便可依所定義之統計格式與資料顯示方式輸出分析結果並顯示於該電腦30之螢幕，而使用者透過分析結果便可判斷當該遊戲搖桿產生突波訊號後，各驅動電路板101、102需再經過多少時間才能輸出對應之驅動訊號，藉以判斷各驅動電路板101、102訊號處理及轉換之效能，且透過長時間擷取多組資料進行比對與分析，更可判斷各驅動電路板101、102之於長時作業時的穩定性與使用壽命的差異。

必須說明的是，上述設計除可應用於遊戲搖桿之效能測試外，亦可應用於其他電子產品之效能檢測，並可透過長期檢測輸入及對應輸出之資料是否有產生變動，可進一步看出造成變動之差異點(例如延遲程度之高低)，且使用者亦可在多組比對結果中，指定其中一組為基準結果，並以其他組的比對結果再來跟基準結果進行比對。便可讓使用者充分且快速地瞭解各產品的效能，如此一來，便可有效地過濾不良的產品，並進一步透過本設計的輸入及輸出間之反應時間分佈統計圖，可讓使用者更明白相對應產品之操作效益，而後，更可再延伸製作產品的品質分布圖，以做為日後生產改進的依據資料。

另一提的是，所述的第一訊號並不以操作介面的突波訊號為限，所述的第二、第三訊號並不以驅動電路板的驅動訊號為限，於其他實際實施上，隨著測試之電子產品、待測物的不同，或是測試條件的不同，亦可定義其他種類的訊號作為該第一訊號、第二訊號以及第三訊號。

再者，請參照圖７，依據上述之設計，本發明更可進一步延伸製作每個驅動電路板101、102作動之反應時間於各時間區段的比例圖，藉以查看每個驅動電路板延遲時間的分布情況。以圖７來說，該驅動電路板101最長的延遲時間係落在15~20ms此區段，如此一來，使用者便可進一步針對會落於此區段之成因進行檢測與分析，進一步針對細部設計進行產品調整，藉以全方位提升產品效能。

以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，於其他實際實施上，亦可僅操作該邏輯分析儀的單一探棒進行資料的擷取，而不以上述以複數個探棒進行資料擷取的實施例為限。舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效變化，理應包含在本發明之專利範圍內。

［本發明］
100‧‧‧操作介面
101、102‧‧‧驅動電路板
101a、102a‧‧‧USB連接埠
10‧‧‧機械手臂
20‧‧‧邏輯分析儀
21~23‧‧‧探棒
24‧‧‧可程式陣列模組
241‧‧‧轉換電路
242‧‧‧第一緩衝電路
243‧‧‧第二緩衝電路
25‧‧‧第一傳輸介面
26‧‧‧第二傳輸介面
27‧‧‧儲存模組
30‧‧‧電腦
40‧‧‧遊戲機主機
50‧‧‧螢幕

圖１為應用有本發明一較佳實施例之邏輯分析儀的檢測系統方塊圖。 圖２、３為本發明一較佳實施例之邏輯分析儀的方塊圖。 圖４為本發明一較佳實施例之擷取資料與分析之方法的流程圖。 圖５揭示於兩突波訊號的時間範圍內具有兩驅動訊號產生的波形示意圖。 圖６揭示依據所定義之統計格式與資料顯示方式所輸出之分析結果的示意圖。 圖７揭示各驅動電路板作動之反應時間於各時間區段的比例分布圖。

100‧‧‧操作介面

101、102‧‧‧驅動電路板

101a、102a‧‧‧USB連接埠

10‧‧‧機械手臂

20‧‧‧邏輯分析儀

21~23‧‧‧探棒

30‧‧‧電腦

40‧‧‧遊戲機主機

50‧‧‧螢幕

Claims (15)

1. 一種邏輯分析儀，供與一電子產品以及一電腦電性連接，其包括有： 一探棒，用以自該電子產品擷取一數位訊號； 一可程式陣列模組，與該探棒電性連接，用以接收該探棒所擷取之該數位訊號，並將所接收之該數位訊號整合為一訊號資料； 一第一傳輸介面以及一儲存模組，該第一傳輸介面電性連接於該可程式陣列模組以及該儲存模組之間，用以接收該可程式陣列模組所輸出之該訊號資料，並以一第一傳輸速率輸出至該儲存模組儲存； 一第二傳輸介面，電性連接於該可程式陣列模組以及該電腦之間，該第二傳輸介面用以接收該儲存模組透過該第一傳輸介面回傳至該可程式陣列模組的該訊號資料，並以一第二傳輸速率輸出至該電腦儲存。
2. 如請求項1所述之邏輯分析儀，其中該可程式陣列模組係偵測該儲存模組所儲存之該訊號資料達一預定長度後，再控制該儲存模組輸出該訊號資料予該電腦接收。
3. 如請求項1所述之邏輯分析儀，其中該第二傳輸速率不大於該第一傳輸速率。
4. 如請求項3所述之邏輯分析儀，其中該第一傳輸速率不小於8000MB/s，該第二傳輸速率不小於200MB/s。
5. 如請求項1所述之邏輯分析儀，其中該可程式陣列模組包含有一轉換電路、一第一緩衝電路以及一第二緩衝電路，該轉換電路與該探棒電性連接，用以將所接收之該數位訊號整合為該訊號資料；該第一緩衝電路電性連接該轉換電路與該第一傳輸介面，該第一緩衝電路用以接收該訊號資料並轉化為一第一資料格式輸出予該第一傳輸介面；該第二緩衝電路電性連接該第一傳輸介面與該第二傳輸介面，該第二緩衝電路用以接收該第一傳輸介面所輸出之該訊號資料，並轉化為一第二資料格式輸出予該第二傳輸介面。
6. 一種資料擷取方法，供一檢測系統對一電子產品進行檢測，該檢測系統包括有一邏輯分析儀以及一電腦，該邏輯分析儀包含有一探棒、一可程式陣列模組、一儲存模組、一第一傳輸介面以及一第二傳輸介面，其包括有以下步驟： A、透過該探棒自該電子產品擷取一數位訊號； B、透過該可程式陣列模組接收該數位訊號，並轉換成一訊號資料後輸出予該第一傳輸介面，再由該第一傳輸介面以一第一傳輸速率輸出至該儲存模組儲存； C、透過該第一傳輸介面將該儲存模組所儲存的該訊號資料傳輸予該第二傳輸介面，再由該第二傳輸介面以一第二傳輸速率將該訊號資料傳輸予該電腦進行儲存與分析。
7. 如請求項6所述的資料擷取方法，其中於步驟C中，係透過該第一傳輸介面將該儲存模組所儲存的該訊號資料回傳至該可程式陣列模組，再透過該第二傳輸介面將該訊號資料傳輸至該電腦。
8. 如請求項6所述的資料擷取方法，其中於步驟B之後，係偵測該儲存模組所儲存之該訊號資料達到一預定長度後，才執行步驟C。
9. 如請求項6所述的資料擷取方法，其中該第二傳輸速率不大於該第一傳輸速率。
10. 一種效能測試方法，適用於對二待測物進行效能測試，其包含有以下步驟： A、同時發送至少一第一訊號予該二待測物，當該二待測物接收到該第一訊號後，該二待測物分別對應產生一第二訊號以及一第三訊號； B、擷取該第一訊號、該第二訊號以及該第三訊號； C、記錄於步驟B中所擷取到該第一訊號、該第二訊號以及該第三訊號的時間點；以及 D、根據步驟C所記錄之時間點，計算該第一訊號與該第二訊號之間的時間差，以及計算該第一訊號與該第三訊號之間的時間差。
11. 如請求項10所述的效能測試方法，其中於步驟A中包含有：操作一機械手臂按壓一與該二待測物電性連接的操作介面，以使該操作介面對應產生該至少一第一訊號。
12. 如請求項10所述的效能測試方法，其中於步驟A中包括有發送複數個該第一訊號予該二待測物，且各該第一訊號係於不同的時間點發送；於步驟D中係搜尋連續出現之二該第一訊號，並於該二第一訊號的時間範圍內找出一該第二訊號以及一該第三訊號產生的時間點，以計算出先出現之該第一訊號與該第二訊號之間的時間差，以及計算出先出現之該第一訊號與該第三訊號之間的時間差。
13. 如請求項12所述的效能測試方法，包含有一步驟E：將該第一訊號與該第二訊號之間的時間差，以及該第一訊號與該第三訊號之間的時間差，製成一反應時間分佈圖，並顯示於一螢幕上。
14. 如請求項13所述的效能測試方法，包括有統計多組的該第一訊號與該第二訊號之間的時間差以及該第一訊號與該第三訊號之間的時間差；於該反應時間分佈圖中，係顯示有依據不同的反應時間區段進行分類後的多組比對結果。
15. 如請求項14所述的效能測試方法，包括有自該多組比對結果中選擇一組比對結果為一基準結果，於該反應時間分佈圖中，係以該基準結果分別與其他各組之比對結果進行比較。