Метрологическая служба ПриСТ предлагает:

Москва: +7 495 777-55-91
Санкт-Петербург: +7 812 677-75-08
Екатеринбург: +7 343 317-39-99

ИНФОРМАЦИЯ » Статьи, публикации, обзоры » Логические анализаторы Акип™

 
Логические анализаторы Акип™

Автор / источник:

Корнеев С.А.


Издавалась:


Цены / заказ (модели):

Логический анализатор на базе ПК (USB) - АКИП-9101...
Логический анализатор на базе ПК (USB) - АКИП-9102...
Логический анализатор на базе ПК (USB) - АКИП-9103...


Логические анализаторы Акип
Логический анализатор АКИП-9103

Логические анализаторы Акип

Корнеев С.А. ЗАО «ПриСТ»

В статье рассматриваются основные возможности и особенности 3-х моделей логических анализаторов АКИП.

Документ в формате Adobe Acrobat PDF Подробные технические характеристики прибора...

Логический анализатор – это сложное в техническом отношении устройство, которое предназначено для анализа цифровых сигналов, передающихся по последовательным и параллельным шинам. Цифровые технологии плотно вошли в современную жизнь и постепенно вытесняют аналоговые системы. Микропроцессорные технологии применяются как в базовых вычислительных схемах, так и в виде готовых автоматизированных систем по управлению различными процессами. Поэтому, если раньше, область применения логических анализаторов была ограничена разработкой, научными экспериментами, серийным производством и анализом в лабораторных условиях, то сейчас всё больше находит применение в различных сервис-центрах, измерениях в полевых условиях и на бытовом уровне. В связи с этим, к логическим анализаторам предъявляются новые требования. Логические анализаторы АКИП воплотили в себе богатый опыт в проектировании подобных устройств и рассчитаны на широкий круг задач при отладке микропроцессорных систем, они удобны в эксплуатации, мобильны и легко настраиваются. Логические анализаторы АКИП выполнены в виде приставки к персональному компьютеру (ноутбуку), являются портативными устройствами с питанием по интерфейсу USB, имеют широкие возможности по записи и анализу цифровых сигналов и продуманный, интуитивно понятный интерфейс управления. Все модели поставляются с необходимым набором шлейфов и зажимов для подключения к объекту тестирования.

Логический анализатор АКИП-9103
Комплект поставки логического анализатора

Серия логических анализаторов АКИП включает 3 модели: АКИП-9101, АКИП-9102 и АКИП-9103. Модели отличаются числом логических каналов, объёмом памяти, набором протоколов декодирования цифровых интерфейсов (шин данных), и некоторыми специальными параметрами, таких как коэффициент компрессии, которые мы дальше рассмотрим. В таблице 1 представлены основные технические характеристики логических анализаторов АКИП.

Таблица 1.
Модель 9101 9102 9103
Количество каналов 16 32
Полоса пропускания 75 МГц
Память 4МБит 32МБит
Длина памяти
(на канал)
256 КБит 128 Кбит 1 МБит
Внутренняя частота дискретизации
(асинхронная)
100 Гц ~ 200 МГц
Макс. внешняя частота дискретизации (синхронная) 100 МГц
Ист. Синхронизации 16 каналов 32 канала
Условия синхронизации по фронту/спаду, по состоянию (высокое, низкое, между), по шаблону
Предзапуск/ послезапуск Есть
Уровни синхронизации 1-65535
Страницы синхронизации Макс. 8192
Работающие одновременно каналы 16 32
Анализ протоколов I2C, UART, SPI I2C, UART, SPI, 1-WIRE, SSI I2C, UART, SPI, 1-WIRE, SSI, HDQ, CAN, MICROWIRE
Сжатие 16 канальное
(коэф. сжатия 1-255)
24 канальное
(коэф. сжатия 1-255)
Габаритные размеры, масса 130 х 100 х 30 мм; 0,175 кг

Чтобы начать работу с прибором, нужно установить программное обеспечение. Программа для логических анализаторов АКИП работает на большинстве известных операционных систем Windows, начиная с MS Windows 98 и заканчивая новой, MS Windows Vista, установленной по умолчанию на современных ноутбуках. Программа установки требует минимальный набор аппаратных средств – процессор от 166 МГц, операционная память от 64 МБ, 100 МБ свободного места на диске, а также поддерживаются интерфейсы USB 1,0 и 2,0. Если вы используете монитор большого размера, то настроив масштаб отображения данных в программе, можно видеть на одном экране сразу все каналы анализатора. Масштабированию и способу отображения данных в программе уделено большое значение, чтобы пользователю было максимально удобно работать с программой. К примеру, можно задавать высоту строк, менять произвольным образом цвет каналов и фона экрана, настраивать порядок расположения окон в программе, простым кликом мышки растягивать или сжимать область отображения, удалить неиспользуемые каналы и другие возможности.

Интерфейс программы имеет привычный для пользователей ПК вид, схожий со многими меню операционной системы Windows. Управление режимами в логических анализаторах АКИП можно осуществлять различными способами – из главного меню, путём выбора соответствующего режима; кнопками-иконками с панели инструментов (быстрый доступ к режимам); с клавиатуры ПК «горячими» кнопками, которые могут программироваться. Меню управления составлено на английском языке, однако для опытных пользователей ПК разобраться в нём не составит труда. Естественно, чтобы изучить, где какая функция находится, потребуется время. В этом пользователю поможет подробная инструкция на русском языке, где прописано как шаг за шагом начать работу и использовать все функции анализатора. Причём, описание построено таким образом, чтобы от простого к сложному – от первого включения до анализа протоколов, обучить работе даже неопытного пользователя. Также в программе имеется справочное меню.

Логический аналИнтерфейс программы логического анализатора
Интерфейс программы логического анализатора
(щелчок по изображению - увеличение)

Для того, чтобы быстро выделять из общего потока цифровых данных интересующее нас событие и рационально использовать цифровую память, используются различные схемы синхронизации, или по-другому – запуск начала регистрации. В логических анализаторах АКИП существует возможность задания начала регистрации по перепаду (фронту или спаду), по логическому уровню (высокий, низкий или между уровнями) и по шаблону данных (по значению). Уровни синхронизации могут выбираться из перечня стандартных - TTL, CMOS, ECL или задаётся собственный уровень от - 6 В от + 6 В.

Для более гибкой настройки сбора информации в программе реализовано задание задержки запуска. Задержку можно задавать разными способами – по времени, в тактовых импульсах или постранично. Все эти способы являются лишь удобной реализацией сдвига точки синхронизации на момент, когда происходит событие, которое мы хотим наблюдать в основном сигнале. При этом, есть возможность пронаблюдать что происходило перед наступлением этого события и после него – так называемый предзапуск и послезапуск. Для изменения некоторых настроек не обязательно выбирать расширенное меню настроек. К примеру, для задания условий запуска, достаточно одним кликом указателя возле номера канала изменить настройки.

Логический аналИнтерфейс программы логического анализатора
Задание условий запуска из окна отображения и через диалоговое меню
(щелчок по изображению - увеличение)

Источником синхроимпульса может служить внутренний тактовый генератор логического анализатора и внешний синхроимпульс. В зависимости от решаемой задачи пользователю предоставляется возможность выбрать асинхронный режим записи данных (от внутреннего генератора) или синхронный (внешний запуск). Внешний запуск имеет ограниченную частоту следования синхроимпульсов, однако программное обеспечение может считать реальные данные о виде сигнала и частоте. Например: значение сообщения, временная шкала и растяжка будут в реальном масштабе времени. Асинхронный режим записи данных идёт с частотой внутреннего тактового генератора. В этом случае частота выборки выше, чем в первом случае (до 200 МГц), и данный режим может использоваться для отслеживания помех малой длительности, или при определении временных зависимостей между причиной наступления события и самим событием.

Выбор режимов установки выборки и настройки каналов из главного меню.
Выбор режимов установки выборки и настройки каналов из главного меню

 

Диалоговое окно настройки выборки и источника синхронизации
Диалоговое окно настройки выборки и источника синхронизации

Анализаторы АКИП имеют гибкую настройку частоты дискретизации и длины памяти. Пользователь может выбрать эти параметры в зависимости от частоты и особенностей исследуемого сигнала. Частота дискретизации в логическом анализаторе должна устанавливаться такой, чтобы быть как минимум в 4 раза больше частоты исследуемого сигнала. Помимо имеющегося ряда частот, которые пользователь может задать в программе, имеется вход для внешней тактовой частоты, которая ограничена 100 МГц. Память каналов в логическом анализаторе влияет на длительность захваченной посылки. Следует выбирать длину памяти такой, чтобы оптимизировать время сбора данных. Чтобы логический анализатор быстрее обрабатывал данные – выберите меньший объём. Если какие-то каналы имеют большой поток данных, то потребуется больший объём памяти.

Для возможности анализа длинных сообщений в анализаторах АКИП применяется функция компрессии. Компрессия используется, чтобы сжать захваченные данные при помощи дополнительной обработки. Цель этого сжатия состоит в том, чтобы разместить больше данных, чем в фактической памяти. Коэффициент сжатия может быть до 255 раз. Выбранная длина памяти 1 МБит означает, что максимальные данные, пропущенные через компрессор достигают 1MБит * 255 = 255 МБит на канал. Обратите внимание, скорость обработки изменится в зависимости от объёма обработанных данных.

Функции настройки частоты дискретизации, длины памяти и компрессии на панели инструментов
Органы настройки частоты дискретизации, длины памяти и компрессии на панели инструментов

Для передачи информации от тестируемого устройства, а также внешним не анализируемым устройствам, логические анализаторы АКИП оснащены дополнительными входами и выходами. К примеру, имеются цифровые выходы синхронизации, считывания и сигнализации начала и конца сбора информации, что позволяет использовать эти анализаторы в автоматизированных системах.

Разъём измерительного интерфейса анализатора
Разъём измерительного интерфейса анализатора

Во многих случаях полезной является функция Enable (разрешено). Функция Enable может использоваться в процессе анализа потока данных для фильтрации нежелательных сигналов. После того, как логический анализатор проанализирует условия, заданные в меню Enable , сигнал будет захвачен, проанализирован и выведен на экран в виде импульсов. В отличие от условий синхронизации, где сбор информации не начнётся, пока не наступит заданное событие, при выборе этой функции прибор непрерывно захватывает и обрабатывает данные, но только те, которые разрешены к обработке. При этом, исходный сигнал сохраняется, а те сигналы, которые не соответствуют, заданным условиям, удаляются из основного сигнала.

Логические анализаторы анализируют не физические процессы происходящие в шине данных, а логические состояния. Тем не менее, логический 0 и 1 – это фактически значение напряжения сигнала, которое имеет побочные составляющие, шумы, которые нужно отделить от полезного сигнала. Поэтому в логических анализаторах АКИП предусмотрен фильтр шума, который может настраиваться пользователем, исходя из условий измерений. Скажем, если полезный сигнал имеет длительность импульсов не менее 5 отсчётов, то можно задать фильтрацию сигналов, у которых длительность импульсов (шум) меньше этого значения. Таким образом, логический анализатор не будет проводить обработку этих сигналов.

Сигнал до фильтрации. Красным выделен шумовой сигнал
Сигнал после фильтрации
Сигнал до (сверху) и после (снизу) фильтрации. На верхнем изображении красным выделен шумовой сигнал
(щелчок по изображениям - увеличение)

Вывод информации на экране возможен в виде формы сигнала – импульсов или в таблицы логических состояний. Для каждого из режимов возможно настроить область отображения – выбрать высоту строк, изменить цвет каналов и заднего фона, удалить неиспользуемые каналы. Окна отображения и настроек можно также расположить удобным для пользователя образом – вертикально, горизонтально или каскадом. Информацию о сигнале можно вывести в двоичном, десятичном, шестнадцатеричном или символьном виде. Для этого пользователю предоставляются широкие возможности по настройке рабочей среды. Однако, если требуется быстрая настройка режимов, то некоторые функции, например настройка синхронизации, можно изменить непосредственно в окне отображения. Тоже касается и визуальных эффектов. Достаточно дважды кликнуть указателем на канале, чтобы вызвать меню настройки цвета. В окне настройки цвета каналов или фона достаточно выбрать функцию автоматической настройки, и программа подберёт наиболее контрастное сочетание цветов. Как уже упоминалось, проводить настройку режимов сбора и отображения информации можно различными способами. Различные методы упрощают работу с прибором и сокращают число шагов для настройки на тот или иной режим.

Графическое представление данных Табличное представление данных
Графическое представление данных Табличное представление данных

Захваченные данные могут подвергаться всестороннему анализу. Для этого в программе существует множество методов как по поиску данных, так и по непосредственному анализу. В частности, поиск данных может задаваться пользователем в бинарном, десятичном или шестнадцатеричном форматах. Помимо этого, существуют так называемые атрибуты поиска. Набор атрибутов зависит от того, где происходит поиск – в сигнале, шине или в специализированном протоколе IIC, UART, SPI или других. В шине выбираются условия: равно, не равно, в диапазоне, вне диапазона (задаются минимальное и максимальное значение). В сигнале возможен выбор – по фронту, по спаду, по любому фронту, по низкому уровню, по высокому уровню. Найденные значения могут быть автоматически помечены маркерами. Для удобства анализа предусмотрена функция перехода между метками (выбранная метка выводится в центр экрана), а также измерение временных зависимостей между маркерами. Для быстрого анализа данных возможно использовать функцию статистики и вывод списка пакетов данных. В окне статистики отображается информация о структуре сигнала. В этом режиме можно настраивать число каналов для анализа, условия анализа и выбирать условия предупреждений. В окне списка пакетов содержится следующая основная информация: номер пакета, имя пакета, время начала, данные, длина пакета. В списке пакетов специализированных шин содержится дополнительная информация по структуре: стартовых битах, битах подтв ерждения и пр. Далее, данные можно экспортировать в файл формата txt или csv для последующей обработки. При экспорте данных пользователь может настроить область данных для сохранения, размещение данных в файле, сохранение информации о настройках.

Пример декодирования шины IIC и список пакетов шины
Пример декодирования шины IIC и список пакетов шины
(щелчок по изображению - увеличение)

В настоящее время различные цифровые устройства используют большое количество протоколов обмена данными. Вот перечень некоторых распространённых протоколов, которые поддерживают анализаторы АКИП: IIC, SPI, I-Wire, CAN, HDQ, USB, PS/2, SSI, SDCard, FlexRay, IRDA и многие другие. Некоторые из этих протоколов заложены в программе по умолчанию, другие – платная опция. Таким образом, сохраняется гибкий подход по набору возможностей. В программе имеется специальная функция, которая позволяет отправить запрос производителю для заказа тех или иных опций. В рамках этой статьи мы не будем подробно останавливаться на декодировании специальных протоколов. Получить информацию о декодировании некоторых из этих протоколов можно на сайте компании ЗАО «ПриСТ»: https://prist.ru/info/articles/i2c_spi_rs_lecroy_analyze.htm.

В заключение, хочется отметить, что логические анализаторы АКИП подходят решения широкого круга задач по отладке, настройке и диагностике последовательных и параллельных шин передачи данных. Методы сбора и анализа информации в этих анализаторах позволяют применять их как для поиска событий, так и для выявления причин неисправностей и оценки временных зависимостей между событиями. Преимущества данным приборам добавляет продуманный пользовательский интерфейс, благодаря которому происходит экономия времени на освоение прибора и при работе с режимами и настройками. Логические анализаторы АКИП можно рекомендовать к применению на производстве, в сфере профессионального обучения, для ремонтно-диагностических служб, а также всем радиолюбителям, занимающихся цифровой техникой.

Отсутствие ошибок и опечаток не гарантируется. Технические характеристики средств измерений неутвержденного типа могут быть изменены без предупреждения.
На нашем сайте работает система коррекции ошибок Orphus. Обнаружив неточность в тексте, выделите ее и нажмите Ctrl+Enter. Сообщение об ошибке будет получено администратором сайта. Спасибо за помощь!