ВЫПОЛНИЛ СТУДЕНТ ГРУППЫ 09-ОЗИ-1:
Cёмкин Б.А.
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ:
ДРАКИН А.Ю.

Логические анализаторы

Основные сведения об анализаторах логических состояний

Назначение логических анализаторов

Электронные осциллографы, и том числе цифровые, предназначены в первую
очередь для детального исследования формы одновременно небольшого числа сигналов и измерения ряда их аналоговых параметров (частоты, периода, времени нарастания сигналов и т. д.). Большинство современных осциллографов имеют 2—4 канала и этого обычно достаточно для исследования взаимосвязи между несколькими сигналами в аналоговых и простых цифровых устройствах. Отметим, что ныне современные цифровые осциллографы не только воспроизводят несколько сигналов, но и автоматически измеряют до полусотни параметров аналоговых сигналов — амплитудных, временных и частотных.
В то же время парадоксальным фактом является плохая приспособленность цифровых осциллографов к контролю параметров цифровых и логических устройств. Прежде всего, это связано с тем, что для контроля их работы необходимо просматривать одновременно множество сигналов. Достаточно вспомнить, что многие цифровые устройства, например, микропроцессоры, микросхемы памяти. всевозможные шифраторы, регистры, счетчики и т.д, обмениваются данными через шину данных, число проводов в которой при параллельной организации пере¬дачи данных соответствует их разрядности (числу передаваемых бит информации).(7, стр 130)
Уже первые микропроцессоры для массовых персональных компьютеров (ПК) имели 8-разрядную шину данных, а ныне ее разрядность возросла до 32 и даже 64. Поэтому чтобы проконтролировать прохождение даже одного числа через шит данных нужно просмотреть импульсы, которые создает процессор на множестве выводов, к которым подключается шина данных. Кроме того, придется просмотреть и сигналы на шине адресов, разрядность которой близка (но не обязательно точно равна) к разрядности шины данных, а иногда заметно больше разрядности шины данных. Таким образом, число точек, которые должен контролировать логический анализатор, достигает многих десятков в простых цифровых устройствах и может нередко достигать сотен в более сложных устройствах.
Но еще более важным является то, что при анализе логики работы цифровых устройств многие детали временных диаграмм не играют значения. Логический анализатор должен представлять логические диаграммы работы анализируемых устройств, а не временные, что делает осциллограф. Обычно они представляют последовательности значений двоичного (намного реже восьмеричного или шестнадцатеричного) кода и так называемые таблицы истинности.
К сожалению, проблема анализа логических состояний такого массового и одновременно очень сложного устройства, как персональный компьютер, до сих пор эффективно не решена. Такой анализ требует многоразрядных логических анализаторов — очень дорогих, громоздких и тяжелых устройств.
Однако есть область применения логических анализаторов, где вполне достаточно контролировать до 16 логических сигналов одновременно. Это всевозможные промышленные и бытовые микропроцессорные контроллеры, имеющие раз¬рядность шины данных 4, 8 и куда реже 16. Именно па анализ таких устройств ориентирована большая часть описанных в этой главе логических анализаторов.
Ранее логические анализаторы подразделялись на два типа(1):
• анализаторы логических состояний (АЛД);
• анализаторы временных диаграмм (АВД).
Анализаторы временных диаграмм имеют встроенный генератор тактовых им¬пульсов с частотой, значительно превышающей частоту тактирования исследуемого цифрового устройства или цифровой системы. В наше время такое деление практически не применяется, поскольку современные анализаторы выполняют функции как АЛД, так и АВД.
Сразу отметим, что при большом числе контрольных точек обычно применяются очень дорогие модульные логические анализаторы, у которых число контрольных точек может почти неограниченно наращиваться увеличением числа моду-лен. Есть также масштабируемые логические анализаторы, у которых можно пробник каждой точки расширить до нескольких пробников. Однако, мы, в основном, рассмотрим модели одно модульных анализаторов с числом входов при-мерно до 132. Этого достаточно для испытания, отладки и разработки однопроцессорных устройств, даже таких как персональные компьютеры.
Первые образцы логических анализаторов имели в качестве индикаторов набор светодиодов или миниатюрных ламп накаливания. Свечение их указывало на логическую единицу, отсутствие свечения — на логический ноль. Затем стали использоваться индикаторы на электронно-лучевой трубке, позволявшей наглядно представлять как таблицы состояния логических и цифровых устройств, так и логические диаграммы. В современных логических анализаторах применяются либо встроенные, либо внешние графические дисплеи па жидкостно-крнсталличееких индикаторах с высоким разрешением.
Логические анализаторы используются для решения следующих задач:
• проверки и отладки цифровых систем;
• одновременного отображения множества цифровых сигналов и отслеживания взаимосвязи между ними;
• обнаружения и анализа нарушений синхронизации между сигналами и сбоев. ведущих к появлению или пропаданию импульсов, именуемых глитчами;
• отслеживания выполняемых цифровыми устройствами программ.
В связи с отмеченным, в логических анализаторах сигналы отображаются в упрощенной форме — как прямоугольные импульсы с осциллограммами малых размеров. Это позволяет отобразить на экране прибора достаточно много осциллограмм и легко отслеживать связи между ними — прежде всего по положению фронтов импульсов. Реальная форма цифровых сигналов в логических анализаторах не очень важна, поскольку цифровые сигналы характеризуются лишь уровнями логического пуля (0 или U0) и логической единицы (1 или U1). Они соответствуют частям сигнала ниже и выше порога U1|1. Сами по себе эти уровни (см, рис. 4.1) различны у разных цифровых устройств, по с позиции представления цифровых сигналов значения не имеют.
В последнее время, наряду с логическими анализаторами обычной конструкции (в виде законченного прибора с встроенным индикатором), широкое распространение получили логические анализаторы на основе ПК — как встроенного, так и внешнего. Применение системной платы ПК позволяет заметно упростить конструкцию логического анализатора и использовать гибкое программное обеспечение вместе с графикой ПК высокого разрешения. В силу специфики (большого числа отображаемых логических диаграмм) логических анализаторов в современных их моделях применяются цветные жидкокристаллические индикаторы с повышенным разрешением.(7, стр. 132)

Функциональная схема логического анализатора

Обобщенная функциональная схема логического анализатора представлена на рис. 4.2. (1) Анализатор имеет набор компараторов в каналах 0-n, которые преобразуют входные аналоговые сигналы в сигналы прямоугольных импульсов с уровнями логического нуля и единицы. Компаратор кодов выбирает нужный код, по которому производится запуск осциллографической части анализатора. Для этого служит устройство запуска. При необходимости используется устройство задержки, позволяющее перемещать окно с осциллограммами по оси X (времени). В каждом канале имеется блок памяти (Память 0-n).
Анализатор имеет также канал тактовых импульсов. Генератор тактовых импульсов на схеме рис. 4.2 не показан, но он может быть как внутренним, так и внешним. В канале также имеется счетчик временной задержки и логическая схема, создающая сигнал управления памятью. Информация из блоков канальной памяти преобразуется в приемлемый для индикации вид и отображается индикатором логического анализатора. Он представляет се в виде таблицы истинности или диаграммы логических состояний.
Разумеется, каждый конкретный тип логического анализатора может иметь те или иные особенности его функциональной схемы, но в укрупненном виде она обычно сводится к описанной выше и представленной на рис. 4.2.

Этапы работы с логическим анализатором

В 2—4-канальных цифровых осциллографах каждая осциллограмма может занимать большую часть экрана и четко различается цветом, Однако в логических анализаторах десятки осциллограмм на экране различить оказывается очень сложно — хотя бы потому, что трудно подобрать такое большое количество четко отличающихся цветов. А если осциллограммы смешиваются па экране, то распутать «клубок» из них становится практически невозможно. Кроме того, легко спутать участки разных логических диаграмм с уровнями логического 0 и 1.
На рис. 4.3 показаны 4 основных этапа работы с логическим анализатором. (2) На первом этапе осуществляется подключение логического анализатора к исследуемому устройству (или к микросхеме). Для этого используется тот или иной тип разъемов, как индивидуальных, так и коллективных (общих). Затем на втором этапе осуществляется настройка анализатора, в ходе которой обеспечивается запуск и синхронизация, выбор параметров осциллограмм, их размеров и взаимного расположения.
Этап третий обеспечивает регистрацию поступающих на логический анализатор данных в наиболее удобной и приемлемой для исследователя форме. Нередко для этого используется встроенная в прибор память. Наконец, на четвертом этапе производится окончательное отображение данных па экране дисплея анализатора и по полученным осциллограммам анализ работоспособности (или неработоспособности) исследуемого устройства.

Подключение логических анализаторов к испытуемому устройству

Внешний вид современных одноблочных логических анализаторов мало отличается от внешнего вида цифровых осциллографов. Однако при более внимательном сравнении этих приборов различия проявляются. Прежде всего, у логических анализаторов нет привычных для осциллографов переключаемых входных делителей у входов и других средств установки параметров каналов Y. Зато резко увеличено число каналов и есть один или несколько многоканальных входов. Осциллограммы каналов нормируются по высоте и обычно выводятся друг под другом группами — по 4 или 8 диаграмм. Упрощена и конструкция разъемов для подключения входных сигналов. Наконец, в большинстве анализаторов предусмотрена установка порогов по напряжению, часто индивидуально для каждого канала.(7, стр 133)
С логическими анализаторами обычно используется 3 типа пробников. Первый тип — пробники общего назначения с гибкими выводами. На рис. 4.4 показано подключение этих пробников к выводам небольшой цифровой схемы. Каждый проб¬ник имеет отжимаемый разъем в виде петли, которая цепляется к нужному выводу микросхемы. Используется также обычный общий зажим для земляного пробника. Особая конструкция пробника (в частности, с встроенными компараторами) позволяет получить входную емкость в несколько пФ. Обычно предусмотрено изменение порога и под-стройка под типовые уровни сигналов микросхем различного типа, например ТТЛ, МДП и др.
Второй тип пробника — высокоплотные многоканальные пробники(рис. 4.5), которые служат для подключения множества входов логического анализатора к специальному разъему на печатной плате цифрового устройства. Они позволяют разом подключать все анализируемые цепи и исключить ошибки, возможные при применении пробников первого типа.
Третий тип пробника (рис. 4.6) похож на второй. Однако он не требует наличия на плате сложного и достаточно громоздкого разъема — достаточно наличия на плате площадки с множеством контактов, к которым подключены подлежащие тестированию точки платы. Тем не менее, пробник этого типа обеспечивает быстрое и надежное подключение логического анализатора к плате цифрового устройства сразу по многим каналам. Отсутствие разъема устраняет возможные отражения сигналов из-за недостаточно хорошего согласования обычных разъемов с нагрузкой. (7, стр. 133)
Каждый канал пробника обладает некоторым входным сопротивлением и входной емкостью. Ее желательно иметь как можно меньшей. Особенно это актуально для устройств с высокими рабочими частотами, достигающими 1 ГГц и выше. Наличие емкости приводит к удлинению длительности фронтов регистрируемых логическим анализатором импульсов. В результате форма импульсов (см. рис. 4.7) ухудшается. Порой настолько, что может наступить срыв индикации канала. Но даже если этого не наступает, ухудшение фронта импульсов приводит к регистра¬ции дополнительной, на деле отсутствующей, дополнительной временной задержки ∆t.
В общем случае при испытании цифровых устройств (микросхем) возникает необходимость подачи тестовых сигналов на их выходы снятия с них сигналов, отражающих реакцию на тестовые сигналы. В результате нередко к каждой точке входа приходится подключать по два пробника. Это существенно усложняет подключение (рис. 4.8) и может привести к путанице с подключением каждого пробника.(7, стр. 134)
Если тестируется работающее цифровое устройство, то достаточно контролировать напряжения па каждом входе одним пробником с применением общего земляного провода — рис. 4.9. Это заметно упрощает подключение пробников ко входам исследуемого устройства.

Современные стационарные логические анализаторы

Логические анализаторы Agilent Technologies

Практически все типы логических анализаторов выпускает фирма Agilent Technologies. На Интернет-сайте компании (www.agilent.com) представлена обобщенная таблица с результатами сравнения выпускаемых фирмой логических анализаторов — рис. 4.11. В ней показан внешний вид анализаторов и основные их технические характеристики.
Новая серия логических анализаторов 16900 это модульные анализаторы, у которых увеличение числа каналов достигается применением дополнительных модулей. Число каналов может достигать от 68 для отдельного модуля до 9762 для многомодульной системы. Эти дорогие анализаторы (цена модуля более $22000) способны анализировать цифровые устройства с тактовой частотой до 4 ГГц и со скоростью передачи данных до 1,5 Гбит/с. Это соответствует уровню развития современных 32/64-разрядных устройств, например, выполненных на микропроцессорах класса Pentium 4. Хеоn. Itanium и др. (7, стр. 138)
Дополнительные данные по логическим анализаторам этой серии представлены на рис. 14.12. Здесь даны данные о числе слотов модулей, характеристиках дисплея и наличии расширения для подключения шины PCI. получившей широкое распространение в промышленных цифровых системах и в персональных компьютерах.
Серия 16800 это одноблочные логические анализаторы с числом каналов 34, 68, 102, 136 или 204 и памятью на капал 16 и 32 Мбайт. Максимальная тактовая часта 4 ГГц, стандартная 450 МГц. Конструкция прибора (рис. 4.13) характерна применением простой переднее панели, большую часть которой занимает большой 15-дюймовый дисплей. Стоимость приборов около S9500. Анализаторы отличаются наличием или отсутствием 48-канального генератора произвольных двоичных последовательностей. (7, стр.138)
Логические анализаторы серии 1690 являются приставками к персональному компьютеру, например ноутбуку — рис. 4.14, Они позволяют снимать временные логические диаграммы цифровых систем, работающих на частотах до 800 МГц и таблицы состояния цифровых устройств с частотами до 200 МГц. Стартовая цена анализаторов $7315.
Анализаторы серии 1690 отличаются числом каналов и длиной памяти (см, рис. 4.15). Стартовая цена анализаторов $7315, но она растет с ростом числи каналов и для моделей со 136 каналами превышает $20000.

Логические анализаторы Tektronix серий TLA 700 и 600

Корпорация Tektronix также выпускает ряд логических анализаторов. Анализаторы серии TLA 700 — модульные. Данные о них можно получить на Ин¬тернет-сайте www.tektronix.rn в разделе продукции. Приборы данной серии имеют основную платформу с дисплеем, а также блоки логического анализатора, генератора образцов сигналов, осциллографа и, в зависимости от потребностей пользователя. заданное количества доступных слотов в основной платформе. (2)
Логические анализаторы TLA 700 прекрасно подходят для тестирования «железа», в том числе процессоров, шин, а также для проверки встроенного програм¬много обеспечения. Их очень удобно применять для устранения ошибок в работе логики. Время различения состояния сигнала составляет до 500 пс, что соответствует 2 Гвыб./с.
У этих анализаторов доступны 2 режима работы: анализ логических состояний (State Acquisition Mode) и временная синхронизация (High-Speed Timing Mode). При работе в первом режиме осуществляется уверенное исследование логических состояний при собственном тактировании тестируемого устройства в 200 МГц на всех каналах. При работе в режиме временной синхронизации можно с большой скоростью тестировать цифровые потоки, задав фиксированную частоту в 500 МГц (2 нс). В этом режиме может использоваться половина каналов, а память на капал составит до I Мбайт. Доступно дистанционное управление через стандартный интерфейс, возможность подключения дополнительного оборудования. Имеется программа просмотра данных независимо от логического анализатора (TLAVu). Данные приборы совместимы с ПК, работают в операционной системе Microsoft Windows 2000 и могут подключаться к сети.
В логических анализаторах серии Tektronix TLA 600 используется эксклюзивная технология MagniVn, которая позволяет добиться временной развертки в 500 пс на всех каналах. Анализ логических состоянии и анализ в режиме временной синхронизации осуществляются при помощи одних и тех же щупов. Благодаря высокому временному разрешению легко выявляются самые малозаметные сбои в работе логики: логические ошибки, нарушения заданного логического уровня, перекрестные помехи, шумовые поля, конфликты на шине, расфазировка синхронизирующих импульсов, просечки, ошибки при закрытии входа и прочие проблемы с «железом», которые вряд ли удалось бы распознать при помощи других логических анализаторов.
Возможность совместного использования логических анализаторов и осциллографов Tektronix при помощи интерфейса iView позволяет инженерам решать задачи, связанные с целостностью сигнала, и с большим успехом устранять возникающие в процессе разработки ошибки. Интерфейс iView позволяет полностью интегрировать высокую производительность и непревзойденную точность осцил¬лографов TDS с мпогоканалыюстью и широкими возможностями срабатывания по сигналу логических анализаторов TLA. Инженеры могут наблюдать цифровые и аналоговые данные, взятые относительно времени, в одном окне, выявить ана¬логовые характеристики цифровых сигналов, являющиеся причиной сбоев, а затем устранить ошибки в системе.(2)

Логические анализаторы Tektronix серии TLA 5000

Новая серия логических анализаторов Tektronix TLA 5000 — одноблочные приборы с фиксированным максимальным числом каналов 136. Их внешний вид показан на рис. 4.16. Умеренные габариты и масса этих приборов расширяют возможности их применения. (3)
Логические анализаторы этой серии ориентированы на контроль однопроцессорных устройств. В серию входят модели TLA 5201 (34 канала), TLA 5202 (68 каналов), TLA 5203 (102 канала) и TLA 5204 (136 каналов). Остальные параметры анализаторов одинаковы для всех моделей: максимальная скорость сбора данных в асинхронном режиме 500 МГц для всех каналов, 1 ГГц для половины каналов и 2 ГГц для четверти каналов, временное разрешение при асинхронном сборе 125 пс (или 8 ГГц по частоте), длина буфера MagniVy 12 кбайт/канал, память стандартная 512 Кбайт (опционально 2 и 8 Мбайт), частота синхронного сбора данных 235 МГц.
Приборы имеют 4 типа пробников, три из которых (с непринципиальными отличиями во внешнем виде) уже были описаны. Разъемы для пробников размешены на передней панели анализаторов (см. рис. 4.17) и обеспечивают быстрое и надежное соединение с платой испытуемого цифрового устройства.(3)
Следует отметить очень малую входную емкость пробников общего применения — 1,4 пФ в сигнальных каналах и 2 пФ в канале тактовых импульсов. Но еще меньшей емкостью (0,6 пФ) обладают прижимные пробники Р-6419, вид которых представлен на рис. 4.18.
Логические анализаторы серии TLA 5000 построены на платформе персона¬льного компьютера с микропроцессором Intel Centrino с тактовой частотой 2 ГГц и емкостью оперативной памяти 512 Мбайт. В состав системы входит жесткий диск с ем костью 80 Гбайт, накопитель на оптических дисках CD-RW (пишущий) и накопитель на гибких дисках. Цветной жидкокристаллический дисплей приборов имеет размер экрана 10,4 дюйма и разрешение 1024x768 пикселей.
Построение анализаторов на компьютерной платформе позволило существенно упростить их конструкцию и сделать интерфейс пользователя подобным применяемому в обычных приложениях под операционную систему — Windows 2000 Professional SP3. В анализаторах используется хорошо себя зарекомендовавшая (в серии TLA 700) тех¬нология MagniVu.
Пример отображения данных из памяти анализаторами серии TLA 5000 представлен на рис. 4.18. Здесь первые три верхние осциллограммы (в оригинале желтого цвета) представляют данные с низким разрешением, а другие три осциллограммы (в оригинале синего цвета) представляют данные с высоким разрешением. Серый (в оригинале красный) прямоугольник выделяет такт, в котором обнаружен глитч.(3)
Выделение области (такта), в пределах которой обнаруживается глитч, — уникальная возможность логических анализаторов TLA 5000. Она резко облегчает и автоматизирует поиск глитчей. На рис. 4.19 показан вид экрана анализатора при поиске и отображении глитчей по нескольким каналам. Минимальная длительность глитча составляет 250 пс, но для облегчения его наблюдения подсвечивается красным цветом область такта, в пределах которой обнаружен глитч. Подсветку области именуют установкой флага.
Отметим кратко еще ряд особенностей логических анализаторов серим TLA 5000:
• применение технологии iView, позволяющей получать на экране дисплея как цифровую, так и аналоговую и символьную информацию;
• возможность представления глитчей в виде осциллограмм;
• большая стандартная память и 512 Кбайт, опционально расширяемая до 2 и 8 Мбайт;
• увеличение объема памяти на канал в 2 и 4 раза при соответствующем уменьшении числа каналов;
• хранение в памяти не только данных, по других особенностей логических диаграмм, например глитчей, меток времени, положений логических переходов и т. д.;
• применение режима «Transitional storage» (сохранение переходов состояния), существенно снижающего затраты памяти на хранение логических диаграмм.

Логические анализаторы серии LA фирмы Leaptronix

Логические анализаторы фирм Agilent Technologies и Tektronix занимают высшие позиции в производстве этого вида продукции. Высочайшие их характеристики, увы, ведут к высокой стоимости. Нишу логических анализаторов с умеренными характеристиками и умеренными ценами заняли логические анализаторы серии LA фирмы Leaptronix . На рис. 4.20 показан внешний вил логического анализатора LA-100P Leaptronix. Остальные приборы этой серии имеют почти аналогичный внешний вид. (5)
Основные технические характеристики логических анализаторов серии LA представлены в таблице, приведенной на рис. 4.21.
Все приборы серии LA имеют 32 канала (разъемы 8СНх4). Помимо отмеченных в таблице рис. 4.21 параметров следует отметить следующие возможности анализаторов этой серии:
• достаточно малая ДЛЯ большинства анализируемых цифровых устройств задержка;
• достаточно большая емкость памяти;
• условия синхронизации: шаблон/фронт/И/ИЛИ;
• схемы синхронизации: предзапуск/отложенный запуск/непрерывный за¬пуск/однократный запуск;
• захват глитчей;
• анализ шин RS-232, 12С;
• регулируемый порог срабатывания: -4 В ... +4 В;
• максимальное входное напряжение: ±30 В;
• интерфейс для связи с ПК: USB 2.0;
• программное обеспечение для связи анализаторов с ПК. (5)

Логические анализаторы — приставки к персональному компьютеру

О виртуальных логических анализаторах

В последнее время наметилась прогрессивная тенденция разработки измерительных приборов, подключаемых к персональному компьютеру (ПК) и использующих большие возможности компьютера в отображении и обработки различной информации. Часто такие приборы имеют довольно неказистый вид и ничем не напоминают внешне реальные приборы, например осциллографы или логические анализаторы. Зато с помощью соответствующего программного обеспечения на экране дисплея ПК часто создается вид передней панели таких приборов, очень напоминающий реальные приборы.
Указанное обстоятельство дало повод называть такие приборы виртуальными (кажущимися). Это название очень неудачно, но уже прочно укоренилось. Дело в том, что связка приставка—компьютер вовсе не является кажущимся прибором. Это вполне полноценный прибор, нередко с вполне приличными характеристиками, имеющий более низкую цепу, чем реальный специализированный прибор. Интеграция приставок с ПК облегчает передачу результатов измерений в ПК и их компьютерную и математическую обработку. (7,стр. 144)

Виртуальные логические анализаторы серии PLA Leaptronix

Виртуальные логические анализаторы серии PLA выпускает фирма Leaptronix. Она предлагает две модели — PLA-10I6 с частотой дискретизации: 100 МГц и максимальной тактовой частотой входного сигнала: 100 МГц и PLA-2532 с часто¬тами до 250 МГц. Внешним вид логических анализаторов — приставок к ПК фирмы Leaptronix представлен на рис. 4.22. (5)
Основные характеристики виртуальных логических анализаторов — приставок серии PLA представлены в размещенной ниже таблице 4.1. Программное обеспечение приставок рассчитано на работу с операционными системами Windows 98/2000/ХР. (5)
Все анализаторы характеризуются следующими возможностями;
• условия синхронизации: шаблон/фронт/И/ИЛИ;
• схемы синхронизации: предзапуск/отложенный запуск/непрерывный запуск/однократный запуск;
• захват глитчей;
• анализ шин RS-232, I2C;
• большой диапазон рабочих напряжении и регулируемых порогов;
• интерфейс для связи с ПК: USB 2.0, софт в комплекте;
• питание: от разъема универсальной последовательной шины USB.

Логические анализаторы — приставки GLA фирмы GW Instek

Известная выпуском бюджетных приборов фирма Goodwill Instek выпускает ряд виртуальных логических анализаторов серии GLA — см. рис. 4.23. Приборы питаются от разъема универсальной последовательной шины USB 1.1/2.0 и не требуют других внешних источников питания.
Основные характеристики приставок представлены в таблице 4.2.
Для удобства переноски логических анализаторов — приставок с ними поставляется изящный упаковочный ящик с отсеками для самой приставки и кабелей (сигнальных и USB).(5)

Логические анализаторы — приставки к ПК АКТАКОМ АКС-3166

В состав серии приборов "Вашей USВ-лаборатории", выпускаемой под торговой маркой АКТАКОМ, представлены достаточно дешевые приставки к персональному компьютеру (настольному пли ноутбуку), которые выполняют функции логических анализаторов. Это приборы АКТАКОМ АКС-3166, которые показаны (вместе с ноутбуком и испытываемой платой) на рис. 4.25.(6)
Анализатор АКТАКОМ АСК-3166 имеет 16 каналов, диапазон частот дискретизации от 2 кГц до 200 МГц с шагом частот дискретизации I; 2 и 5. объем памяти 2 097 152 выборки, диапазон установки порога компараторов от -2 до +2 В с шагом 20 мВ. Эти характеристики позволяют использовать анализатор для отладки малых микропроцессорных и цифровых систем, в частности в службах сервиса. По цене приборы АКС-3166 вполне доступны даже для частных лиц и учебных заведений. (6)
Анализатор поддерживается поставляемой с ним программой. Пользовательский интерфейс программы состоит из набора рабочих панелей (окон). Каждая панель содержит набор управляющих элементов (УЭ), позволяющих пользователю влиять на работу программы, и индикаторов, отображающих необходимую информацию. В отличие от УЭ, па индикаторы пользователь непосредственно влиять не может. Большинство этих элементов являются частью стандартного интерфейса Windows и не требуют специальных пояснений по использованию.(6)
Для управления программой пользователь может также использовать команды выпадающего меню главной панели. АКС-3166 имеет понятный и удобный интерфейс пользователя, который может настраиваться пользователем. По своим возможностям (окна, цветовое оформление и др.) он подобен интерфейсу приложений под операционную систему Windows. Установки каждого режима работы логического анализатора выполняются в отдельном окне, которое пользователь может располагать в удобном для себя участке экрана монитора ПК. Главное окно логического анализатора (рис. 4.26) — масштабируемое и может работать в полно¬экранном режиме. Есть возможность вывода окна с шестнадцатеричным массивом данных и манипуляций с ними с помощью контекстного меню правой клавиши мыши.
В окне рис. 4.26 внизу располагается график, показывающий временные диаграммы полученных сигналов. Левой кнопкой мыши можно перемещать по графику курсоры А и В, правой — устанавливать пользовательские метки, двойной левый щелчок помещает курсор А в начало и курсор В — в конец экрана.(7, стр.148)
Отметим и другие особенности окна рис. 4.26. Слева от графиков расположена колонка пронумерованных имен каналов. Номера показывают номер бита в выборке, представляемый данным каналом, имена можно задать произвольными в панели настроек анализатора. Справа от имени канала добавлено цветовое поле, показывающее действие на канал логического фильтра.(6)
Диалог логического фильтра задается окном, показанным на рис. 4.27. Это окно позволяет применить ко всему массиву данных три последовательных логических операции (вентиля: And — побитовое «И», Or — побитовое «ИЛИ», Хоr — побитовое «Исключающее ИЛИ») и произвольным образом переставить разряды (битовые каналы). Можно указать программе применение выбранного логического фильтра как ко всем новым получаемым данным, так и однократное применение его к уже собранным текущим данным.
После обеспечения всех начальных установок и проведения анализа производится статистическая обработка полученной информации об исследуемых данных, и операции поиска заданных сочетаний кодов, глитчей и других событий. Результаты обработки отражаются в окне анализа данных, показанном на рис. 4.28.
Отметим суть некоторых параметров в этом окне.
• Время в «0» — общая длительность нахождения сигнала по выбранному каналу в нулевом состоянии на анализируемом участке данных, в секундах и в процентах от общей длительности участка.
• Время в «1» — общая длительность нахождения сигнала по выбранному каналу в единичном состоянии на анализируемом участке данных, в секундах и в процентах от общей длительности участка.
• Распределение — представляет 8 наиболее вероятных и 2 наименее вероятных состояний данных на анализируемом участке данных. Показываются и значения самих данных, и их вероятность (частота появления).(6)
О содержании вкладки «Поиск» окна анализа данных можно судить по рис. 4.29. В нем задаются критерии поиска нужного фрагмента в массиве собран¬ных анализатором данных.
В этом окне реализуются следующие типы поиска:
• Параллельный шаблон — поиск указанного шаблона среди одновременных состояний всех каналов. С возможностью маскирования. Каждый элемент шаблона представляется 32-разрядным шестнадцатеричным числом, два верх¬них байта — маска шаблона, два нижних — сам шаблон. Например: FFF00003 — в маске открыты только 4 нижних бита (каналы 0-3), остальные игнорируются, в анализируемых каналах шаблон требует, чтобы каналы 0 и I были в единичном состоянии, а 2 и 3 — в нулевом. Для удобства составления элементов шаблонов можно воспользоваться диалогом «Конструктор шабло¬нов» (см. рис. 4.30).
• Последовательный шаблон — поиск указанного шаблона среди состояний единственного выбранного каната в последовательные моменты времени. Синтаксис записи условия шаблона тот же, что и для параллельного шаблона.
• Поиск глитчей — поиск двух последовательных изменений состояния выбран¬ного капала за время, не большее указанного порогового,
Результаты поиска отображаются в виде текстового списка. Выделив интересу¬ющее событие и нажав правую кнопку мыши, можно воспользоваться контекст¬ным меню, которое дает возможность показать событие па графике, установить на него пользовательскую метку и сохранить весь текст результатов поиска в файл.
С помощью диалога в окне конструктора шаблона можно просто и наглядно создать маскированный шаблон на 16 бит. Дли каждого бита (от старшего 15 до младшего 0) выберите нужное состояние (окошко под номером бита): 0 — требу¬ется нулевое состояние, 1 — требуется единичное состояние, X — не требуется анализировать состояние.(6)

Логические анализаторы АКТАКОМ АКС-3162 в виде платы расширения ПК

Торговая марка АКТАКОМ предлагает на российском рынке также плату логического анализатора АКС-3162, вставляемую в слот расширения обычного ПК рядом с платой цифрового осциллографа АСК-3101, Это добавляет системе функции 16-канального логического анализатора с сохранением осциллографических функций. Плата позволяет записывать и анализировать логические последовательности цифровых сигналов длительностью до 8000 слов. Запускающим событием для запуска анализатора может быть как любая комбинация логических уровней на входе анализатора, так и синхронизирующий сигнал с платы осциллографа. Запись логических состояний может происходить синхронно с перепадами логических уровней на любом из 2 внешних тактовых входов. (7, стр.151)
Технические характеристики платы АКТАКОМ АКС-3162:
• количество каналов 16;
• минимальный период выборок 50 не в реальном времени;
• максимальный период выборок 2.5 мс;
• возможность записи до запускающего события: 7872 отчета с разрешением 500 пс в периодическом режиме;
• длина записи 8000 отчетов;
• входной импеданс 1 МОм/25 пФ;
• длина соединительного кабеля 1,5 м;
• уровень срабатывания запуска, выбираемый для ТТL или CMOS-микросхем ИЛИ произвольно.
Данные о других разработках логических анализаторов и генераторов логических сигналов можно найти на сайте www.aktakom.ru. Наличие логических анализаторов в виде приставок и плат расширения к ПК несколько снижает остроту решения проблемы тестирования массовых цифровых устройств, в частности выполненных на микропроцессорах невысокой разрядности с умеренными частотами работами. Область применения таких цифровых устройств весьма широка: это контроллеры всевозможных бытовых электронных устройств (например, стиральных машин, видеокомплексов и др.), промышленные контроллеры, устройства управления подвижным транспортом и т. д.

Список литературы

1. Измерения в электронике: Справочник/ В.А. Кузнецов, В.А. Долгов, В.Н. Коневский и др. Под редакцией В.А.Кузнецова.– М.: Энергоатомиздат.–1987.
2. Основные сведения о логических анализаторах (электронный ресурс) \\ tek.com/ru/ (сайт) URL: http://www.tek.com/ru/
3. Шумский И.А. Современный инструмент разработчика цифровых устройств. Логические анализаторы Tektronix серии TLA 5000. Контрольно-измерительные приборы и системы, 2004 №5 с. 17-19 №6 с. 33-35
4. TLA5000B Series Logic Analyzer (электронный ресурс) \\ Tektronix (сайт) URL: http://www.tek.com/products/logic-analyzer/tla5000/
5. PLA Series PC–Based Logic Analyzer (электронный ресурс) \\ Leaptronix (сайт) URL: http://www.leaptronix.com/English/LogicAnalyzer.htm
6. Контрольно-измерительное оборудование.(электронный ресурс) \\ АКТАКОМ (сайт) URL: http://www.aktakom.ru/upload/aktakom/Catalog_AKTAKOM_VIP_2010.pdf
7. Афонский А.А., В.П. Дьяконов / Цифровые анализаторы спектра, сигналов и логики. Серия «Библиотека Инженера».–М.: СОЛОН–ПРЕСС, 2009.– 248 с.