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 — АКИП-9104 прибор настольного исполнения, имеющий габариты 173 ? 273 ? 67 мм и вес 0,7 кг. Второй вариант — 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:
- Загрузить уже ранее созданный проект, который можно использовать с уже запрограммированными настройками или изменить эти настройки для нового теста.
- 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.
- 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). - Условия синхронизации по уровню.
Когда равно пороговому уровню, когда не равно пороговому уровню, когда не соответствует заданному образцу - 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 - 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, 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.
С.А. Корнеев,
ЗАО «ПриСТ»
