АКИП-9104 - современный логический анализатор

С.А. Корнеев, АО «ПриСТ» В статье описывается достоинства и принцип работы нового логического анализатора АКИП-9104, который совмещает в себе несколько функциональных типов, обладает высокими техническими характеристиками, а также имеет возможность дооснащения генератором кодовых последовательностей и цифровым осциллографом. Невысокая цена и отличные технические возможности прибора делают его прекрасным выбором при необходимости решать задачи тестирования микропроцессорных систем.

АКИП-9104 – портативный 36-канальный логический анализатор на базе ПК с управлением по USB, позволяет выполнять два основных функциональных типа анализа: анализ временных соотношений и анализ состояний, имеет развитый и удобный программный интерфейс, многоуровневую программируемую систему синхронизации.

Логический анализатор АКИП-9104 под управлением портативного компьютера

Логический анализатор – контрольно-измерительный прибор, предназначенный для сбора и анализа цифровых последовательностей. Применяются они для отладки и диагностики многоканальных цифровых систем. Способ захвата цифровых сигналов состоит в том, чтобы преобразовать входной сигнал в логические уровни (0 или 1) и представить этот сигнал в виде формы волны или таблицы. Для преобразования уровня входного напряжения в логические уровни необходимо задать в логическом анализаторе пороговый уровень. Уровень входного сигнала, превышающий этот пороговый уровень, будет фиксироваться логическим анализатором как логическая 1, ниже порогового уровня – логический 0.

Входные каналы анализаторов АКИП-9104 поделены на 4 секции по 9 каналов, в каждой из которой можно задать свой пороговый уровень и выбрать канал синхронизации. Все каналы в каждой из 4 секций имеют разную цветовую маркировку, которая соответственно отображается и в программе. Удобной программной функцией, позволяющей сократить время на настройку подключения к тестируемому устройству, является статус каналов. В отдельном окне представлена таблица всех каналов, где в реальном времени показано состояние каждого из каналов – нет сигнала, высокий уровень, низкий уровень, перепад. Также, программа отображает, какие из пробников подключены в настоящий момент.

Для подключения к объекту измерения (микроконтроллеру, тестовой плате и пр.) используются многоканальные пробники. Такие пробники делаются выносными и должны обладать высоким импедансом. В комплекте к АКИП-9104 поставляются два 18-канальных пассивных пробника. Помимо этого, можно использовать дополнительные активные пробники для уменьшения влияния на схему. Такие пробники изготавливаются в двух вариантах – с высоким входным сопротивлением (>1 МОм) или с малой собственной ёмкостью (< 0,1 пФ). Логические пробники к АКИП-9104 имеют систему автодетектирования. Программа управления АКИП-9104 автоматически определит подключенные пробники и их тип.

Для сбора информации логические анализаторы АКИП-9104 могут использовать внутренний источник тактовых импульсов, частота которых может варьироваться (временной анализ), или использовать для синхронизации внешний сигнал (анализ состояний).

Краткие технические характеристики

Характеристики	Параметры	Значения
Параметры анализатора	Частота дискретизации	500 МГц / 1,5 ГГц
	Анализ во времени	Частота дискретизации 500 МГц, минимальный временной интервал 2,5 нс
	Анализ по состоянию	Частота тактового импульса до 200 МГц , в режиме DDR (двойная скорость передачи), минимальный временной интервал 5 нс. Частота тактового импульса до 100 МГц , в режиме SDR (одинарная скорость передачи), минимальный временной интервал 10 нс.
	Количество каналов	36 (расширение до 288)
	Память	4 Мбит / 1 кБит при 1,5 ГГц
Синхронизация и анализ протоколов	Условия синхронизации	по фронту/спаду, по состоянию (высокое, низкое, между), по шаблону
	Режимы синхронизации	Фронт и уровень, фронт или уровень, фронт затем уровень, уровень затем фронт, автозапуск, нет запуска, ручной запуск
	Уровни синхронизации	31

Логический анализатор имеет два варианта конструктивного исполнения. Первый – https://prist.ru/produce/card/meas.htm?id=-2347907276 title=АКИП-9104>АКИП-9104 прибор настольного исполнения, имеющий габариты 173 ? 273 ? 67 мм и вес 0,7 кг. Второй вариант - https://prist.ru/produce/card/meas.htm?id=-2347907276 title=АКИП-9104>АКИП-9104/1, выполненный в корпусе для монтажа в стандартную 19" стойку.

Частота дискретизации в логическом анализаторе определяет максимальную частоту исследуемого сигнала. Самые современные контроллеры имеют тактовую частоту сотни МГц. АКИП-9104 имеет частоту дискретизации 500 МГц на всей длине памяти или 1,5 ГГц при ограничении памяти 1 кБит на канал. Режим увеличенной частоты дискретизации особенно полезен для обнаружения различного рода аномалий и глитчей (коротких импульсов). В окне отображения данных, о котором речь пойдёт далее, режим увеличенной дискретизации помечен как HS (High Speed). Для  этого режима могут отдельно устанавливаться предзапуск и задержка.

Для захвата длинных посылок требуется большой объём памяти. В АКИП-9104 максимальный объём для записи составляет 4 Мбит на каждый канал. Это позволяет анализаторам АКИП-9104 эффективно записывать различные сложные сигналы и детально их анализировать. Чтобы эффективно использовать имеющуюся память в АКИП-9104 можно регулировать частоту выборки из предлагающегося в меню ряда значений. Таким образом, можно регулировать скорость заполнения памяти и соответственно скорость сбора данных.

Программное обеспечение. Программа управления АКИП-9104 предназначена для работы в операционной системе Windows 2000/XP/Vista. C помощью программного обеспечения осуществляется настройка, регистрация, обработка и визуализация данных, собранных анализатором АКИП-9104. При загрузке программного обеспечения пользователю предлагается 2 варианта:

1) Загрузить уже ранее созданный проект, который можно использовать с уже запрограммированными настройками или изменить эти настройки для нового теста.

2) Создать новый проект, в котором все настройки задаются пользователем заново.

После создания или загрузки проекта в главном окне управления АКИП-9104 появляется окно управления проектом. С помощью функций, которые выбираются в этом окне, можно изменить настройки запуска, выбрать число каналов, сгруппировать сигналы в шину произвести сбор данных и отобразить полученную информацию. Все сохранённые изменения будут записаны в файл проекта. Меню управления проектом разделено на основные функциональные группы, которые объединяют схожие настройки. К примеру в окне “Settings” (“Установка”) выделены основные разделы, где происходит установка параметров: выбор и настройка метода сбора данных, программирование алгоритмов запуска, окно настройки пороговых уровней.

Работа логического анализатора. Анализаторы АКИП-9104 совмещает в себе два типа анализа. В АКИП-9104 эти виды анализа названы анализ временных соотношений (timing analyser) и анализ состояний (state analyser). Первый тип – анализ временных соотношений - характеризуется высокой частотой сбора информации (до 500 МГц или 1,5 ГГц) и асинхронным режимом записи. В этом случае запись идёт с частотой внутреннего тактового генератора, которая в анализаторах АКИП-9104 может выбираться из ряда значений. Для данного метода сбора информации, как правило, не требуется сложных механизмов запуска, достаточно сделать запуск по фронту сигнала или по уровню. В данном режиме с помощью анализатора возможно установить временную взаимосвязь между причиной наступления события и самим событием. Второй тип анализа – анализ состояний использует синхронный режим сбора информации, т.е. с частотой внешнего сигнала и более сложный механизм запуска. Этот режим используют, когда важно интерпретировать информацию, передающуюся по шинам (данные, адрес и т.д.). Поэтому, каналы разбивают на несколько групп (данные, команды управления, адрес и пр.). В каждой группе можно установить свой порог срабатывания. Для этого режима могут потребоваться более сложная многоуровневая синхронизация. Помимо этого, анализаторы АКИП-9104  имеют возможность декодировать ряд различных протоколов передачи данных (I2C, UART и др.).

Синхронизация - это наиболее значимый параметр в логических анализаторах. Разнообразные условия и режимы синхронизации позволяют настроить анализатор на захват сложного события и найти причину возникновения проблемы. Анализаторы АКИП-9104 наряду с самыми простыми способами захвата сигнала – по фронту или уровню, могут использовать многоуровневую запрограммированную систему запуска. Для этого предусмотрено 31 уровень синхронизации, в каждом из которых можно задать свои условия запуска, а также комбинацию этих условий. Ниже приведены основные режимы синхронизации АКИП-9104.

1. Условия синхронизации по каналам.
   По фронту, по спаду, по любому из фронтов, по низкому уровню, по высокому уровню, игнорировать канал, по шаблону (комбинация логических состояний).
2. Условия синхронизации по уровню.
   Когда равно пороговому уровню, когда не равно пороговому уровню, когда не соответствует заданному образцу
3. Комбинации логических условий.
   По фронту или по уровню, по фронту и уровню, по фронту – затем по уровню, по уровню – затем по фронту, запуск всегда разрешён, запуск не возможен
4. Предзапуск.
   Регулирует время начала регистрации, после выполнения условий синхронизации

После того, как анализатор выполнит захват данных, они могут быть отображены в одном из двух окон: окно форм сигнала и окно с данными в табличном виде. При использовании логического анализатора АКИП-9104 совместно с осциллографом доступно окно смешанных сигналов.

Окно форм сигнала. Здесь отображаются логические сигналы, записанные на отобранных каналах, группах каналов и шинах данных. В этом окне сигналы представлены в виде логических импульсов по временной оси или оси дискретизации. В окне можно производить масштабирование сигнала, добавлять маркеры, проводить измерения между метками, производить поиск событий. Также эти данные могут быть распечатаны и сохранены в отдельный файл.

Окно данных. В этом окне данные представлены в табличном виде. Для отдельных сигналов и групп сигналов можно вывести детальную информацию о составе сигнала: количестве отсчётов дискретизации, временных интервалах, интерпретировать полученные данные и т.д.

Уникальным решением для тестирования многоканальных контроллеров является возможность синхронизации логических анализаторов АКИП-9104 по специальной шине AT-XSS (Extended Synchronous System), которая служит для объединения 8 логических анализаторов в одну систему и получения большего количества каналов (до 288). Таким образом, с помощью анализаторов АКИП-9104 возможно протестировать самые современные контроллеры и решить задачу любой сложности.

Анализ смешанных сигналов. Для использования логического анализатора АКИП-9104 в качестве анализатора смешанных сигналов предлагается использовать дополнительные выход и вход синхронизации с осциллографом. Таким образом, помимо цифровых сигналов, программное обеспечение к АКИП-9104 позволяет анализировать и аналоговые сигналы. Программное обеспечение АКИП-9104 инсталлируется на осциллограф, построенный на базе открытой платформы Windows, и аналоговые сигналы осциллографа передаются и отображаются в программной оболочке логического анализатора. Для этих целей подходит большинство моделей осциллографов LeCroy, Tektronix или Agilent Technologies. Компания-разработчик логических анализаторов АКИП-9104 Active Technologies совместно с одним из ведущих производителей осциллографов – компанией Tektronix включают логический анализатор в комплект с осциллографами серии DPO 7000. Эта акция призвана расширить функциональность цифрового осциллографа, как устройства сбора информации. В программную оболочку логического анализатора интегрируется  аналоговый сигнал от цифрового осциллографа, что значительно расширяет функциональные возможности логического анализатора и добавляет в окно отображения логического анализатора аналоговые сигналы.

Окно смешанных сигналов позволяет пользователю визуализировать цифровые и аналоговые данные в одном окне. Аналоговые данные могут быть записаны внешним устройством (осциллографом), связанным с логическим анализатором АКИП-9104, и переданы на компьютер в процессе получения и накопления данных. Это окно разделено на две секции: цифровые сигналы и  аналоговые сигналы (до 4-х). Цифровые сигналы отображаются также как в Окне Формы сигнала (рис. 6), аналоговые сигналы эквивалентны тем, которые отображаются на экране осциллографа. Увеличение масштаба изображения, курсор и прочие настройки применимы к обоим типам сигналов.

Генератор кодовых последовательностей. Для полноценного диагностирования цифрового устройства бывает необходимо не только собирать информацию, но и подавать на вход устройства тестовую последовательность сигналов. Для этой цели используются генераторы кодовых последовательностей. Желательно, чтобы эти генераторы имели большое число каналов, а также объём памяти достаточный для записи необходимого размера тестовых последовательностей, высокую скорость генерации последовательностей, соответствующую частоте работы тестируемого устройства. К анализаторам АКИП-9104 предлагается встраиваемая опция генератора кодовых последовательностей, отвечающая всем перечисленным требованиям. Генератор кодовых последовательностей обладает следующими возможностями:

• Скорость генерации 125 МГц, скорость сбора 250 МГц
• Память сбора 2MБ
• 640 векторов/команд и 512 циклов
• 36 бит с 2 независимыми адресами
• Параллельный или 1-, 2-, 4-проводный последовательный операционный режим
• Условный или безусловный ход выполнения
• Программируемый фронт/уровень детектора событий
• Программируемый тактовый генератор
• Программируемая частота дискретизации
• Синхронизация нескольких устройств по шине AT-XSS

Резюмируя сказанное, можно утверждать, что логические анализаторы АКИП-9104 – являются профессиональным оборудованием, предназначенным для тестирования сложных дискретных систем. Высокие технические параметры позволяют использовать эти анализаторы для тестирования современных микроконтроллеров, а расширенная многоуровневая система запуска позволяет отследить любые процессы, происходящие на тестируемом устройстве. Ряд уникальных решений – интеграция с цифровым осциллографом, синхронизация нескольких приборов для получения большего числа каналов и сменные пробники позволяют гибко настраивать анализаторы под различные измерительные задачи.

Автор:  Корнеев С.А.
Дата публикации:  20.07.2009