Coraz większą popularnością w naszym sklepie cieszą się analizatory stanów logicznych. Zazwyczaj są wybierane przez elektroników posiadających już doświadczenie w dziedzinie elektroniki cyfrowej oraz mających wiedzę na temat magistrali cyfrowych itd. W ofercie naszej firmy można znaleźć analizatory od kilku do kilku set złotych. Jakie są różnice? Co o jest w ogóle analizator stanów logicznych? Takie pytania coraz częściej są zadawane przez klientów na początku drogi z elektroniką lub potrzebujących wykonać prostego sprawdzenia. Zazwyczaj jest to na zasadzie analizy magistrali czy jest komunikacja czy nie i co się tam dokładnie dzieje.
Co to jest analizator stanów logicznych?
To proste urządzenie dedykowane do debugowania sygnałów cyfrowych. Zaobserwowania ich na oscyloskopie jest trudne lub nawet w niektórych przypadkach niemożliwe (przy tańszym sprzęcie). Analizatory obsługują długookresową akwizycję, nie występuje czas martwy oraz posiadają złożone warunki wyzwalania. Oprócz tego posiadają bogate protokoły dekodowania pozwalające na szybką analizę ramek w magistralach. Problem wykorzystania oscyloskopu do tego celu wiąże się zazwyczaj z małą rozdzielczości oraz problemami z wyzwalaniem. Kolejna kwestia to to, że dekodery często dekodują dane zgrubnie pomijając istotne kwestie tj. kształt zbocza, czas narostu, opadana itp.
Oscyloskop doskonale nadaje się do analizowania okresowych zmian napięć i szumów. Natomiast analizator stanów logicznych rejestruje tylko stany wysokie lub niskie i znacznie lepiej analizuje procesy komunikacji cyfrowej oraz złożone protokoły.
Analizator DS Logic
Analizator stanów logicznych DSLogic to profesjonalne narzędzie pozwalające na analizę wielu popularnych jak i tych mniej popularnych magistrali. Jakie są zalety jego użytkowania?
1. Produkt ciągle rozwijany
Oprogramowanie typu Open Source umożliwia ciągły rozwój poprzez współprace i rozbudowę oprogramowania. Prace trwają cały czas nad udoskonaleniem, poprawą działania oraz rozszerzeniem możliwości analizatora. Wszystko to dzięki współpracy ludzi zajmujących się programowaniem. Oprogramowanie jest opatentowane i certyfikowane.
2. Czas trwania próbki oraz częstotliwość próbkowania.
Tryb bufora: wysoka częstotliwość próbkowania
Tryb strumieniowy: długi czas próbkowania
Dlaczego lepiej jest posiadać analizator z wyższą częstotliwością próbkowania?
Najprostszym i chyba najlepszym do zobrazowania przykładem jest porównanie częstotliwości próbkowania do rozdzielczości obrazu. Jeżeli rozdzielczość obrazu jest niska jesteśmy w stanie zaobserwować główne elementy obrazu. Niestety minus jest taki że nie będziemy w stanie zaobserwować szczegółów. Analogicznie sytuacja wygląda z korzystaniem z analizatora o niskiej częstotliwości próbkowania. Będziemy w stanie zaobserwować przebieg lecz bez możliwości obserwacji szczegółów co czasem jest bardzo ważne przy niektórych analizach. Posługujący się urządzeniem nie będzie w stanie prawidłowo zinterpretować wyników a w niektórych przypadkach wyniki mogą być nieprawidłowe lub mylące. Podsumowując im większa częstotliwość próbkowania tym lepiej.
Przykład:
Sygnał mierzony został próbkowany z 3 różnymi częstotliwościami co odpowiada ilością próbek w czasie pomiaru.
2x, 5x, 10x oznacza że częstotliwość próbkowania była 2 razy, 5x oraz 10x większa niż częstotliwość sygnału mierzonego (próbkowanego). Poniżej wyniki uzyskanego sygnału.
- częstotliwość próbkowania 2x większa od częstotliwości sygnału.
Jak widać przy takiej częstotliwości sygnał został próbkowany nieprawidłowo. Utracono poszczególne impulsy przebiegu. Stosowanie takiej częstotliwości spowoduje że pomiar i analiza będzie nieprawidłowa. Obarczona bardzo dużym błędem. Pomiar taki jest praktycznie bezużyteczny.
- częstotliwość próbkowania 5x większa od częstotliwości sygnału
Jak widać przy takiej częstotliwości próbkowania można powiedzieć że sygnał został odczytany lecz nie do końca prawidłowo. Pierwsza kwestia to szerokość impulsu oraz poziomu sygnału. Błąd odchylenia wynosi 1/5T. Taki pomiar wprowadza dużo dodatkowych błędów. Częściowo można go wykorzystać ale analiza i użycie go jest niemożliwe i niosłoby za sobą znaczne rozbieżności w stosunku do sygnału rzeczywistego.
- częstotliwość próbkowania 10x większa od częstotliwości sygnału
W porównaniu z dwoma poprzednimi przykładami widać jest że przebieg został odczytany prawidłowo. Analiza takiego przebiegu będzie prawidłowa. Ma to szczególny wpływ przy dekodowaniu magistrali gdzie od prawidłowo odczytanego przebiegu zależy czy wartości będą prawidłowe.
Minimalna częstotliwość próbkowania musi być od 10 do 100 razy większa od częstotliwości przebiegu badanego.
Tryb bufora, a tryb strumieniowy
Kolejnym problemem się sposób przesyłania danych z analizatora stanów logicznych do komputera. Do komunikacji wykorzystuje się interfejs USB. Co wydłuża czas trwania próbki.
Transmisja w czasie rzeczywistym ograniczona jest przepustowością USB. Tylko 3 kanały obsługują przepustowość poniżej 100M. W zależności od ilości podłączonych kanałów ilość danych zwiększa się.
Analizator stanów logicznych DSLogic obsługuje tryb super stream. Zastosowanie do komunikacji portu USB 3.0 umożliwia transmisję danych do 5 Gb/s co jest wartością większą 10 krotnie niż normalny tryb strumieniowy. Poniżej zestawienie ilości kanałów oraz prędkości transmisji DSLogic w porównaniu z normalnym trybem transmisji innych analizatorów.
Integralność sygnału
Oprócz wysokiej częstotliwości próbkowania ważną rzeczą jest zapewnienie przesyłania danych bez zniekształceń. Do prawidłowego przesyłu danych niezbędne jest zastosowanie przewodów dobrej jakości z ekranowaniem. W DSLogic zastosowano takie rozwiązanie oraz dodatkowo obudowa wykonana jest z metalu co dodatkowo ekranuje urządzenie.
Dodatkowo zastosowano filtr na przewodzie chroniący przed dodatkowymi zakłuceniami.
Poniżej przykład różnic sygnału przy zastosowaniu dobrej jakości przewodów z ekranowaniem oraz bez ekranowania. Jak widać różnica w poziomie sygnału, występowanie zniekształceń oraz czasu trwania stanu niskiego oraz wysokiego jest różna. Można powiedzieć że zastosowane przewody jak i częstotliwość próbkowania ma duże znaczenie przy stosowaniu i analizie sygnałów cyfrowych.
DSLogic – bogactwo dekodowanych protokołów
Ze względu na oprogramowanie typu Open Source dodawanie magistrali odbywa się dużo szybciej. Dodatkowo gdy przy jednym urządzeniu pracuje więcej osób zawsze można się spodziewać nowych pomysłów udoskonalających urządzenie. Oprócz obsługi dekodowania podstawowych magistrali analizator DSLogic umożliwia również dekodowanie stosu.
Poniższy wykres przedstawia jak szybko urządzenie się rozwija. Dodatkowo trwają pracę na rozszerzeniem funkcjonalności analizatora.
Oprócz tego analizator umożliwia dekodowanie oparte na protokole. Przykład: wyzwalanie przez dedykowany bajt w operacjach I2C
Oprogramowanie posiada wsparcie w wyszukiwaniu protokołu oraz eksportu pliku np. w formacie csv co umożliwia analizę w excelu
Poniżej lista obsługiwanych dekoderów analizatora DSLogic. Oprócz tych najbardziej popularnych jak IIC, UART SPI są dostępne przeróżne inne mniej lub bardziej popularne.
Dekodery podstawowe:
I²C, UART, SPI, CAN, I²S, JTAG, warstwa łącza 1-Wire, DMX512, PWM, równoległe, SWD, USB PD, sygnalizacja USB, SWIM, karta SD (tryb SD), PS / 2, MDIO, silnik krokowy, Timing, Z80, AC ’97, licznik, IR NEC, IR RC-5, AM230x, AUD, AVR PDI, CEC, DALI, DCF77, DSI, EM4100, EM4305, GPIB, kod Graya, bitrate Guess, Jitter, LPC, klon bus, MCS-48, Microwire, Miller, Morse, OOK, Qi, kodowanie RC, RGB LED (WS281x), SDA2506, S / PDIF, ST7735, T55xx, TI TLC5620, Wiegand…
Dekodery stosu:
LIN, 24xx EEPROM, 93xx EEPROM, żądanie USB, pakiet USB, warstwa sieci 1-Wire, AVR ISP, nRF24L01 (+), RGB LED (SPI), karta SD (tryb SPI), SPI flash / EEPROM, Modbus, MIDI, I²C demux, filtr I²C, ARM ETMv3, ARM ITM, ARM TPIU, ATSHA204A, DS1307, EDID, LM75, MLX90614, MXC6225XU, Nunchuk, RTC-8564, TI TCA6408A, XFP, JTAG / CF / EJTAG, DS3x32, DS28EA00, Oregon, wizualizacja OOK, ADE77xx, ADF435x, ADNS-5020, MAX7219, MRF24J40, RFM12, SSI32, PAN1321…
Interfejs użytkownika
Interfejs użytkownika jest bardzo intuicyjny i prosty w obsłudze co przy tak zaawansowanym urządzeniu jest wygodne ponieważ nie trzeba długo szukać odpowiednich opcji.
W prosty sposób można przybliżyć wybraną część analizowanego przebiegu lub jego fragment.
Obsługa powiększania za pomocą kółka myszy / prawego kliknięcia / gestów obsługuje pomiary najechania myszą.
Obsługa kursorów z przyciąganiem do zbocza i i pomiarem odstępów między zboczami.
Oprócz tego oprogramowanie umożliwia tworzenie statystyk dotyczących zboczy oraz ich czasów
Kolejna kwestia to możliwość przechowywania, odtwarzania oraz modyfikacji ustawień dotyczących parametrów ustawianych w oprogramowaniu.
Bardzo ważną funkcją jest możliwość ustawienia wartości progowej napięcia w zależności od standardu. Użytkownik może wybrać pomiędzy standardami: 1,2 V / 1,8 V / 2,5 V / 3,3 V / 5,0 V … a także ustawić indywidualne wartości z krokiem 0,1V.
Przydatne linki:
- DSLogic Plus: https://www.gotronik.pl/dslogic-plus-analizator-stanow-logicznych-16-kanalowy-p-8207.html
- DSLogic U2Basic: https://www.gotronik.pl/dslogic-u2basic-analizator-stanow-logicznych-16-kanalowy-p-8208.html
- Analizator stanów logicznych: https://www.gotronik.pl/analizatory-stanow-logicznych-c-229.html