Работа с логическим анализатором Saleae Logic Analyzer
Логический анализатор – незаменимый помощник при отладке цифровой схемотехники. Давайте рассмотрим основные приёмы работы с логическим анализатором Saleae Logic Analyzer и его китайскими аналогами.
Для работы нам понадобится:
- ; ; ;
- соединительные провода (рекомендую вот такой набор); (breadboard).
1 Технические характеристики логического анализатора Saleae logic analyzer
Логический анализатор – это инструмент для временного анализа цифровых сигналов. Это незаменимый, действительно незаменимый инструмент при отладке цифровой электроники. Оригинальные анализаторы от именитых производителей стоят больших денег. У наших китайских друзей можно купить такое устройство за копейки. Поэтому если у вас его ещё нет – обязательно приобретите. Возможности данного небольшого устройства весьма внушительны.
В таблице перечислены основные параметры логического анализатора, моей китайской копии анализатора фирмы Saleae.
| Параметр | Значение |
|---|---|
| число цифровых каналов | 8 |
| частота оцифровки на канал | до 24 МГц |
| количество сэмплов в выборке | до 1G (зависит от количества памяти ПК) |
| входное сопротивление | 100 кОм |
| диапазон рабочих напряжений | –0,5…5,25 В |
| напряжение логического «0» | –0,5…0,8 В |
| напряжение логической «1» | 2,0…5,25 В |
| защита от статики | |
| защита по превышению напряжения | +/−15 В |
2 Установка драйверадля логического анализатора Saleae
Для данного логического анализатора – китайской копии – к счастью, подходит драйвер от оригинала. Заходим на официальный сайт, скачиваем программу для своей операционной системы и устанавливаем её. Драйверы будут установлены вместе с программой. Кстати, обзор возможностей программы в виде инструкции на английском языке приложен в конце данной статьи.
Скачиваем программу и драйверы для логического анализатора Saleae Logic Analyzer
Если у вас копия другой фирмы, например, USBee AX Pro, то с большой долей вероятности для него также подойдут драйверы от производителя анализатора-оригинала.
3 Примеры работы с логическим анализатором
Для первого эксперимента возьмём преобразователь USB-UART на микросхеме FTD1232. Подключим анализатор к порту USB. Выводы каналов с 1 по 6 подключим к выводам USB-UART преобразователя. По большому счёту, больше всего нас интересует только две линии – Rx и Tx, можно обойтись только ими. Преобразователь определился в системе как COM-порт. Запустим любую терминалку (вот, например, неплохая программа для работы с COM-портом) и подключимся к порту.
Подключение USB-UART конвертера на микросхеме FTD1232 к логическому анализатору
Запускаем программу Saleae Logic. Если драйверы для анализатора установлены корректно, в заголовке программы будет указано Connected – подключено. Допустим, мы не знаем на каком канале будет сигнал, а на каком нет, поэтому не будем выставлять триггер для начала захвата сигнала. Просто нажмём на стрелки большой зелёной кнопки Start (Старт) и выставим в поле Duration (Длительность), скажем, 10 секунд. Это время, в течение которого логический анализатор будет собирать приходящие по всем 8-ми каналам данные после нажатия кнопки «Старт». Запускаем захват и одновременно отправляем в COM-порт какое-нибудь сообщение. Через 10 секунд анализатор закончит сбор данных и выведет результат в поле просмотра сигналов. В данном случае сигнал будет лишь на одном канале, который присоединён к выводу Tx (передатчик) USB-UART преобразователя.
Последовательный сигнал, захваченный логическим анализатором
Для наглядности можно настроить декодер перехваченных данных. Для этого в правом столбце находим поле Analyzers, нажимаем иконку в виде плюса – «Добавить», указываем тип – Async Serial. Появится окно с выбором настроек. В первое поле вводим номер канала, на котором у вас данные. Остальное оставим как есть. После нажатия кнопки Save (Сохранить), над полем соответствующего канала появятся метки голубого цвета с отображением значений байтов, которые были перехвачены. Нажав на шестерёнку в данном дешифраторе, можно задать режим отображения значений – ASCII, HEX, BIN или DEC. Если вы передавали в COM-порт строку, выберите режим ASCII, и увидите тот текст, который был вами передан в порт.
Настройки декодера данных
Тут же, в правом столбце программы Saleae Logic, можно добавлять к перехваченным данным закладки, проводить измерения задержек и длительностей, выставлять всевозможные маркеры и даже проводить поиск по данным для декодированных протоколов.
Аналогичным образом подключим логический анализатор к преобразователю USB-RS485. Линии данных всего две, поэтому можно установить триггер срабатывания по фронту любого из каналов: сигнал в протоколе RS-485 дифференциальный и фронты импульсов появляются одновременно на каждом из каналов, но в противофазе.
Подключение конвертера USB-RS485 к логическому анализатору
Нажмём кнопку «Старт» в программе анализатора. С помощью нашей терминалки подключимся к USB-RS485 конвертеру и передадим какие-нибудь данные. По срабатыванию триггера программа начнёт собирать данные, по завершению выведет их на экран.
Последовательный сигнал RS485, захваченный логическим анализатором
Программа Saleae Logic позволяет экспортировать сохранённые данные в виде изображений и текстовых данных, сохранять настройки программы, аннотации и декодеры каналов.
Последний пример в данном небольшом обзоре – захваченный кадр данных, переданный по последовательному протоколу SPI. В канале 2 виден сигнал выбора ведомого, в канале 0 – тактовые импульсы, а в канале 1 – собственно данные от ведущего устройства к ведомому.
Последовательный сигнал SPI, захваченный логическим анализатором
Выводы
Логический анализатор может быть очень полезен при разработке и настройке всевозможных электронных устройств, при написании программного обеспечения, работающего в связке с железом, при работе с микроконтроллерами, ПЛИС и микропроцессорами, для анализа работы различных устройств и протоколов обмена данными, и для многих других применений. Кроме того, он портативен и не нуждается в отдельном питании.
Инструкция по работе с программой для логического анализатора Saleae
По ссылкам ниже можно скачать инструкцию с файлообменников, либо напрямую с сайта.
Обзор китайского логического анализатора
Крутая штука однако! Для тех, кто не в теме, эта штука подобна осциллографу, только для работы с цифровыми сигналами. Строго нолики и единички.
Не знаю, как я раньше жил без него. Давно задумывался над покупкой хотя бы осциллографа, но в целом справлялся без него.
Одновременно можно смотреть до 8 сигналов! Это очень удобно для отладки. Выводить отладочные сигналы пачками и смотреть их.
С аналоговыми сигналами дел я не имею, а вот с цифровыми частенько возникали траблы. К примеру ws2812b… ну никак не удавалось оживить этот протокол. И тут с DX.com мне пришло это маленькое чудо. Стоит копейки. Это китайский клон анализатора Saleae LOGIC. А вот ПО подходит родное, с оффициального сайта.
Несколько слов про ПО. Программа настолько простая, что сначала я даже расстроился. Но немного поработав, она мне понравилась. Очень шустрая и отзывчивая, все данные по временным интервалам показывает по наведению мышки. Есть анализатор различных протоколов. Правда, признаюсь, еще не пользовался этим.
Внутри все вполне прилично. На we.easyelectronics.ru был обзор аналога, так там все было грязно и криво припаяно. Здесь же отмечу только капельку неотмытого флюса, но для китая это норма.
Советую данную штуку всем. Особенно начинающим путь джедая-электронщика. Во многом облегчит отладку МК.
К слову — он очень мал.
Вот еще скрины ПО.
Добавлено от Petro-ws :
Прибор отлично работает в Linux, что не может не порадовать любителей свободного ПО. На сайте вендора можно скачать: www.saleae.com/downloads
Так же есть сторонние программы и прошивки для него. Я свой перешил на Sigrok, тогда можно использовать мощный инструмент PulseView для работы.
Метки: logic analyzer, saleae, saleae logic, анализатор, клон, логический анализатор
Комментарии 45
Хорош прибор, тоже себе взял ) еще не тестил.
Супер инструмент! Уже загорелся… Хочу…
Блин, вещь классная сам недавно получил, подобное))) Заказал после прочтения подобного обзора)))
а параметр считываемого сигнала он показывает, ну например 0.3в и прыгает от и до ? лямбду если тестить к примеру.
нет, промежуточные значения он не показывает, только нули (к примеру, сигнал меньше 1.4В) и единицы (больше 1.4В). Значения выдуманные, смысл такой.
а значения "0" можно как то выставлять программно? я к тому, есть подозрения что имеются пропуски в зажигании, свечах или форсунках на определенных оборотах, этим приборчиком данную проблему думаю "подсечь"
не думаю, что можно.
жаль, значит будем "гасить" сопротивлением…
да, подобрать делитель таким образом, чтоб этот анализатор срабатывал как надо. Да и уровни я написал от фонаря, возможно они другие будут.
Интересный гаджет, спасибо за обзор и ссылки, заказал себе тоже… интересно, а под андроид есть приложения?
Весьма интересная вещь! Мне и для работы (авиаремонт) пригодится.
Отличный девайс, недавно тоже разжился. Добавлю информации — прибор отлично работает в Linux, что не может не порадовать любителей свободного ПО. На сайте вендора можно скачать: www.saleae.com/downloads
Так же есть сторонние программы и прошивки для него. Я свой перешил на Sigrok, тогда можно использовать мощный инструмент PulseView для работы.
Добавил в обзор, спасибо.
Отличная весчь! Сам таким пользуюсь.
Спасибо, тоже давно хотел такую штуку (балуюсь с PIC контроллерами). А после вашей статейки — решился и заказал 🙂
Всегда пожалуйста 🙂
Следите, буду писать переодически о всяких мульках)
Эт бобр или бобриха?))) У меня бобр!
Кастрированный толстый бобр
ничё не понял но штука крутая)))))
не те нынче бобры пошли! А вещь замечательная
халеный бобр однако)))))
классная штуковина! а вопрос есть: существуют ли программы-интерпретаторы, в которых можно к полученным логические состояниям — присвоить определенный код название (ну или действие наконец)?
не думаю, он просто протоколирует. Анализировать должен уже человек.
понял спасибо за ответ)) вопрос поднимался исключительно к "прикрутить" автоматизацию распознования (чуть раньше, про чтение ошибок (блинк-кодов), спрашивал MolEvg)
котэ! :)) остальное мне ниасилить :)))
интересная штукенция?
где приобреталась? почем?
о какая весч! а можно её дли считывания блинк-кодов прицепить к стареньким автомозгам? ухитряюсь сбиться при подсчёте морганий диода…
Думаю без проблем.
Кот порадовал))) Лучше бы про него написал что нибудь))) Чего он такой довольный? Чем кормил? или пузо чесал?))
Ну а что… у кота жизнь прекрасна… ест да спит)) Чешу его специальной расчёской, только так даётся. Поглаживание рукой долго не терпит, может укусить))
НИХЕРА НЕ ПОНЯЛ… ЧТО ЭТО?, ДЛЯ ЧЕГО ЭТО?, ЧТО ОНО ДЕЛАЕТ? МНОГА БУКАВ — ТОЛКУ НУЛЬ…
Слова "Логический анализатор" в шапке уже все сказали.
Из wiki: Логический анализатор (англ. Logic Analyzer) — электронный прибор, который может записывать и отображать последовательности цифровых сигналов.
То, что написал я: Для тех, кто не в теме, эта штука подобна осциллографу, только для работы с цифровыми сигналами. Строго нолики и единички.
Если из этих двух предложений вы ничего не поняли, проходите мимо)) Это не для вас.
ВОТ И Я НЕ ПОЙМУ, СООБЩЕСВО ВРОДЕ НАЗЫВАЕТСЯ… DIY (Сделай Сам)… ГЕ ВЫ ТУТ САМИ ЧЕГО СДЕЛАЛИ? ЭТО НЕ Я ПРОХОДИ МИМО, ЭТО ВЫ ПРОХОДИТЕ НА СООБЩЕСТВА ЭЛЕКТРИКОВ И ТАМ СВОИ АНАЛИЗАТОРЫ АНАЛИЗИРУЙТЕ ХОТЬ ДО АНАЛИЗАЦИИИ…
На клавиатуре есть кнопочка CapsLock, если ее нажать, то потухнет один из индикаторных светодиодиков и буковки перестанут такими большими получаться. В сообществе допускается публикация обзоров инструмента и для некоторых эти приборы являются инструментом, чтобы делать что-то своими руками. Автор подробно описывает уже второе устройство, которое, я думаю, многие сомневаются стоит покупать или нет, за что ему большое спасибо.
Я ВСЕГДА ПИШУ ТАК ЧТОБ В ЧАТЕ ЯСНО ВИДЕТЬ СВОЮ ПИСАНИНУ, ТАК ЧТО НЕНАДО МЕНЯ УЧИТЬ, ПО ТЕМЕ УСТРОЙСТВА, Я ОТВЕТИЛ АВТОРУ, ЧТО НУЖНО ПРОЯВЛЯТЬ УВАЖЕНИЕ К ЧИТАТЕЛЯМ И ПИСАТЬ ЯСНО И ПОНЯТНО, ЕСЛИ НАДО, ТО РАЗЖЕВЫВАТЬ ИНФОРМАЦИЮ ДЛЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ, А НЕ КОРЧИТЬ ИЗ СЕБЯ САМОГО УМНОГО: не поняли — проходите мимо… это че за разговоры, да кто он такой чтоб мне указывать что мне делать. нет чтоб человеком быть, и описать, что это для того и того и все!
Автор не виноват в Вашем нежелании какую-то часть информации найти самостоятельно. По Вашей логике при описании логического анализатора надо начинать принципа работы pn-перехода, а еще лучше — со школьного курса природоведения, чтобы на базе этого через изучение закона Ома перейти к физике процессов в полупроводниках. А еще лучше — с изучения алфавита. Автор кратко дал очень полезную информацию по конкретному устройству и, если Вы не знаете для чего этот прибор, спросите у поисковой системы или пройдите мимо.
короче в дальнейшем продолжении дискуссии смысла не вижу, я вам про Ивана, вы мне про Болвана.
Совершенно верно, не надо больше разводить бессмысленную полемику, лучше займитесь самообразованием, если интересна работа с электроникой. Будут вопросы по сути — обращайтесь, по мере сил помогу.
ВОТ И Я НЕ ПОЙМУ, СООБЩЕСВО ВРОДЕ НАЗЫВАЕТСЯ… DIY (Сделай Сам)… ГЕ ВЫ ТУТ САМИ ЧЕГО СДЕЛАЛИ? ЭТО НЕ Я ПРОХОДИ МИМО, ЭТО ВЫ ПРОХОДИТЕ НА СООБЩЕСТВА ЭЛЕКТРИКОВ И ТАМ СВОИ АНАЛИЗАТОРЫ АНАЛИЗИРУЙТЕ ХОТЬ ДО АНАЛИЗАЦИИИ…
Вы хотя бы шапку сообщества прочитайте целиком… Я вот даже сюда ее скопирую, для Вас.
Тематика: • Обустройство рабочего места • Строительные работы • Столярные работы, изготовление и ремонт мебели • Слесарные и токарные работы • Ковка и плавка металлов
• Электрика и работы по проводке • Обзоры ручного и электрического инструментов • Доработка/модификация/ремонт инструмента • Обзоры приборов и средств измерения • «Кулибинские» доработки и приспособления • Поделки, сувенирная продукция, модели
Хорошо, обьясню по другому … не надо делать вид что вы умнее всех, пишите четко и ясно, что это и для чего а уж потом как вам эта вещ помогла или нет это называется уважением к читателям.
ВОТ И Я НЕ ПОЙМУ, СООБЩЕСВО ВРОДЕ НАЗЫВАЕТСЯ… DIY (Сделай Сам)… ГЕ ВЫ ТУТ САМИ ЧЕГО СДЕЛАЛИ? ЭТО НЕ Я ПРОХОДИ МИМО, ЭТО ВЫ ПРОХОДИТЕ НА СООБЩЕСТВА ЭЛЕКТРИКОВ И ТАМ СВОИ АНАЛИЗАТОРЫ АНАЛИЗИРУЙТЕ ХОТЬ ДО АНАЛИЗАЦИИИ…
При много извиняюсь… Но когда я виду такие буквы, то мне кажется что у человека Спермотоксикоз =)
А теперь по теме… Для старых не доступных читанию мозгов вещь оболденная…
Если свои не осилю прочитать, то надо будет обзавестись таким анализатором =)
Большое спс за Ваше БЖ … Очень поможет в будущем…
Только вот 1 маленький вопрос… программа записывает протокол и можно ли его изменить?
Логические анализаторы
Часто при разработке или отладке радиоэлектронных устройств состоящих из нескольких компонентов(микроконтроллер, АЦП, I2C память, итд) хочется посмотреть на общение этих компонентов между собой. Чтобы наконец понять почему всё написано «правильно», но ничего не работает. В целом для этого можно использовать цифровой осциллограф, но осциллографы с 4 каналами стоят достаточно дорого, да и не очень это удобно. Гораздо приятней такая задача решается при помощи логического анализатора. Логический анализатор по сути похож на осциллограф, но если основная задача осциллографа отображение изменение аналогового сигнала с чем он замечательно справляется, то цель логического анализатора запись цифрового(но не всегда только цифрового) сигнала с последующим его анализом в удобных программах.
Ниже я опишу опыт работы с логическими анализаторами Logic Pro 8 от Saleae ценой около 480$ и DSLogic Pro от DreamSourceLab(скорей всего копия) ценой $99 мне достался за 73$.
Кому стало интересно добро пожаловать под кат.
Технические характеристики
Логические анализаторы отличаются друг от друга в основном: количеством и типом каналов, наличием буфера, частотой сэмплирования.
Небольшая сравнительная таблица с характеристиками:
| Число цифровых каналов | 8 | 16 | Чем больше тем лучше, но за год использования больше 4 пока было не особо нужно |
| Число аналоговых каналов | 8 | 0 | Для аналога предпочтительней всё же осциллограф, но иногда бывает удобно увидеть, что творится не только в цифре на канале, но и в аналоге. |
| Интерфейс | USB 2.0 / USB 3.0 | USB 2.0 | USB 3.0 предпочтительней если он у вас есть конечно. Хотя момент спорный, ниже опишу почему. |
| Частота сэмплирования цифровых каналов | Чем больше тем лучше, но в случае есть один нюанс, но об этом ниже. | ||
| Частота сэмплирования аналоговых каналов | — | Чем больше тем лучше. | |
| Диапазон напряжений цифра/аналог: | Тут у Logic Pro 8 на выбор три пороговых напряжения 1.2V/1.8V/3.3V. У DSLogic Pro выбор от 0V до 5V с шагом 0.1V также у него значится защита от перенапряжение -30V — +30V. | ||
| Внутреннее сопротивление каналов | 1,8 MOm | 250 кOm | Чем больше тем лучше, меньше оказывается наводок на исследуемую схему. |
| Буфер | — | 256Mbits | Чем больше тем лучше, от этого параметра зависит сколько сэмплов может захватить анализатор не передавая их в компьютер. Вещь крайне полезная особенно для UBS 2.0 |
| Глубина выборки | в теории не ограничена | 16MS на канал | Чем больше тем лучше, Logic Pro 8 использует память PC глубина выборки может быть очень большой, однако буфера DSLogic Pro тоже хватает. |
В общем по многим характеристикам Logic Pro 8 имеет перевес, особенно в плане аналоговой части. Однако отсутствие буфера сказывается отрицательно, во-первых скорость падает в два раза при использовании 4 каналов, и в 4 раза при использовании 6 и больше каналов. Но это не все, так как скорость плотно завязана на USB шину то казусы случаются если эта шина загружена, иногда достаточно подключить к одному USB хабу UART кабель, чтобы программа ругнулась и сказала, что скорости USB не хватает и скорость захвата будет снижена. Не то, чтобы это бывает часто и сильно мешает, но помнить про такое стоит.
Из особенностей DSLogic Pro хочется отметить ещё наличие внешней линии клока, и сигналов внешнего входа триггера, и выхода триггера.
Внешний вид и комплектация
Комплект Logic Pro 8:
- сам анализатор
- два коннектора с разноцветными проводами, по 4 канала на коннектор
- 16 клипс для соединения с ногами микросхем, проводами, итд
- USB 3.0 кабель USB-A to MictoUSB 3.0
Комплект DSLogic Pro:
- сам анализатор
- широкий коннектор на 16 каналов плюс дополнительные сигналы,
- 16 разноцветных клипс для соединения с ногами микросхем, проводами, итд
- USB 2.0 кабель USB-A to MictoUSB
Сравнение
Программное обеспечение
Какой бы не был хороший логический анализатор, без хорошего софта удобства работы с ним не будет. Хороший софт должен быстро отображать захваченные данные, позволять смотреть их характеристики такие как частоту, скважность. И очень хорошо, что бы он умел расшифровывать общеизвестные протоколы. Это невообразимо удобно указать где находятся ноги I2C и увидеть, что же именно происходило на шине с точки зрения I2C протокола, а не сидеть и чесать затылок вглядываясь и пытаясь понять так ли оно всё и какой здесь записался адрес. Каждый анализатор комплектуется своей программой:
Saleae Logic
Анализаторы Saleae комплектуются Saleae Logic 
Программа мультиплатформенная, поддерживаются все версии Windows начиная с XP(год назад были проблемы с Win 7 и выше, в новой версии Win 7 работает без нареканий, выше не тестировал), Mac OS X 10.7 Lion+ устанавливалась и работала без нареканий, Ubuntu 12.04.2+ у меня так и не заработала(тестировал год назад на старой версии программы сейчас может работает), но я особо и не пытался.
Поддерживает большой список протоколов для анализа I2C/SPI/UART/CAN, работают без нареканий. Возможен захват как по ручному старту так и по триггеру на одном из каналов. Из недостатков на длинных выборках начинает достаточно сильно тормозить.
Из фич программы стоит отметить, возможность управление по telnet-подобному протоколу, наличие SDK для написания своих декодеров протоколов. Протоколы пишутся на C++, что усложняет процесс их написания.
DSView
DSLogic Pro комплектуется программой DSView:
Тоже мультиплатформенная программа поддержка Windows начиная с XP, Mac OS X 10.11.4, Linux(прога идёт в исходниках). По возможностям программа превосходит Saleae Logic, имеются более продвинутые триггеры с поддержкой сразу нескольких каналов, список протоколов достаточно обширен. Но тут разработчики пошли дальше и на протокол можно ещё навесить возможность расшифровки работы с конкретной реализацией этого протокола. Например Можно выбрать протокол I2C и реализацию 24СXX и после этого сразу прочитать, что именно происходило на шине с точки зрения данной микросхемы. Как протоколы так и их реализации пишутся при на Python, что по идее должно упростить написание и отладку. Тормозов в работе замечено не было.
Также стоит отметить, что проект является частично OpenSource и на GitHub выложены исходники софта, и HDL части. А на Wiki приведена схематика. Поэтому возможно скоро будет куча клонов данного устройства(возможно у меня тоже клон).
Простое тестирование
Для простой проверки анализаторов была использована дев.плата DE0-Nano-SoC на которой были сгенерированы меандры от 200Mhz каждый следующий получен делением на 2 предыдущего (200/100/50) попробую захватить их имеющимися анализаторами.
На DSLogic Pro удалось захватить 200Mhz/100Mhz/50Mhz ниже и так понятно, что всё идёт отлично. Сказать, что 200 и 100 были захвачены идеально нельзя иногда есть небольшое уплывание частоты и скважности, но в целом нормально, на 50 уже всё идеально.
И всё-таки к таким замерам я бы серьёзно не относился, 200Mhz замерять просто «накидными» проводами наверное перебор, но попробовать стоило.
Для эксперимента попробуем захватить передачу данных по I2C(передачи разные поэтому данные не сходятся).
Всё отлично читается, понятно где какое событие наступило, какие адреса и данные были переданы. Никакой возни.
Тоже самое для CAN:
Результат такой же как и в I2C всё наглядно понятно за минимальный промежуток времени.
Выводы
Оба логических анализатора отлично справляются со своими задачами. Не смотря на разницу в цене выделить кого-то в лидеры я бы не смог, у них есть и плюсы и минусы. На стороне Saleae внешний вид, удобные провода, качественные клипсы, USB3.0 и аналоговые каналы, стоит ли за это отдавать 400$ вопрос сложный, если есть возможность то почему бы и нет. На стороне DSView больше каналов, вход для внешнего клока и триггеров, буфер внутри анализатора, OpenSource софт, и цена. И тот и другой может очень сильно облегчить и ускорить работу по наладке своих или чужих схем, и изучению.сторонних протоколов.
Если есть вопросы – спрашивайте.
PS. Seleae используется у нас около года проблемы были только с ранними версиями софта под Win7 и выше, DSView купил для личного пользования около недели назад по пока нареканий нет, но и время пользования небольшое…
Как выбрать логический анализатор
Купить анализатор логических сигналов или осциллограф? На сколько каналов покупать анализатор? Какой нужен объем встроенной памяти и на что влияет частота дискретизации? Ответы на эти вопросы найдете в этой статье.
| Время чтения: 10 минут |
 Автор статьи — Науменко Андрей |
- Частота дискретизации
- Количество каналов
- Внутренняя память
Что такое логический анализатор?
Логический анализатор — электронный прибор, способный записывать и отображать изменения цифровых сигналов во времени или, говоря проще, последовательности сигналов. Каждый человек увлекающийся электроникой и программированием сталкивается с желанием посмотреть, что там происходит в устройстве на уровне 0 или 1. Это желание возникает при поиске ошибок в «рабочем» коде.
И, чтобы принять правильное и взвешенное решение о том, какой анализатор купить, предлагаем для начала разобраться как такие приборы устроены.
Объединяет обычные и USB нагрузки то, что и те, и другие имеют в конструкции силовой узел, состоящий из транзистора высокой мощности, узла контроля тока и радиатора с вентилятором. Из-за этого параметры выбора USB нагрузки совпадают с таковыми у обычных: ток, напряжение и мощность.
Устройство логических анализаторов
Структурную схему анализатора можно упростить до вида, показанного на рисунке.
Упрощенная структурная схема логического анализатора
Напряжение с каждого входа попадает в устройство записи, где фиксируется логическое состояние входа. В качественных устройствах входная часть дополняется буфером, защищающим остальную схему от случайного высокого напряжения.
Измерив логическое состояние входа, устройство записи сохраняет его в память. Перед записью данных в память, устройство записи выполняет компрессию (сжатие) для оптимизации ограниченного размера памяти. Тут стоит отметить, что не все логические анализаторы сжимают данные, это свойственно дорогим моделям.
Далее данные попадают на устройство связи с компьютером, на котором запущен софт для отображения записанных данных. Уже в этом программном обеспечении выполняется декодирование протоколов и т.д.
При использовании быстрых интерфейсов связи с компьютером, схема упрощается, исключая процесс записи во внутреннюю память. При этом данные о состоянии логических входов сразу отправляются на компьютер.
Осциллограф или логический анализатор?
Принцип работы цифровых осциллографов схож с работой логических анализаторов. Однако осциллограф записывает изменения с заданным разрешением. Из этого вытекает, что для кодирования одного отсчета в памяти осциллографа выделяется 2n бит, где n – амплитудное разрешение осциллографа.
Осциллограф или логический анализатор — что выбрать?
Получается, что логическим анализатором можно записать и отобразить только фиксированные цифровые сигналы 0 или 1. Осциллографом, можно посмотреть на точные параметры сигнала (шумы, наводки, измерить уровень напряжения и т.п).
Поэтому, если нужно проанализировать качество сигнала, то рекомендуем прочесть нашу статью «Как выбрать осциллограф»
Стоит отметить, что существуют модели анализаторов сигналов, способных записывать амплитудные значения для оценки формы сигнала. Однако при работе в таком режиме сильно падает частота дискретизации и результат измерений не пригоден для расчетов и аналоговых измерений.
Разобравшись с принципом работы логических анализаторов, рассмотрим детально их параметры.
Параметры логических анализаторов
Частота дискретизации
Самым важным параметром является частота дискретизации. Этот параметр отражает время между отсчетами логических состояний на входе, и из него вытекает ограничение на максимальную возможную частоту сигнала для измерения.
Если частота семплирования 100 МГц, то максимально возможная частота — 50 МГц, а время между отсчетами в записанном сигнале составит 1 мкс. Работать и полагаться на точность измерений вы сможете до 33 МГц.
Из этого следует, что при выборе анализатора важно четко понимать, с сигналами какой частоты необходимо работать.
Количество каналов
Следующий параметр выбора анализатора — количество каналов. Речь идет о количестве независимых входов для измерений логических состоянии. Тут всё просто — чем больше, тем лучше. При этом важно понимать, что с увеличением количества каналов, часто падает частота дискретизации. По большей части, приборы делают по схеме, когда каналы оцифровываются последовательно. Если каналов несколько, анализатор может не успевать измерять и записывать логическое состояние на входах за время между отсчетами. Это приводит к снижению частоты семплирования.
Пропускная способность
Существуют анализаторы, в которых измерение происходит синхронно и независимо, но частота дискретизации так же падает от большого количества каналов. Происходит это из-за ограничений пропускной способности шины данных.
Давайте взглянем на DreamSourceLab DSLogic U2Basic. У этого анализатора частота дискретизации 100 МГц и 16 каналов. Если запустить запись во внутреннюю память, то каждый из 16 каналов будут писаться с частотой дискретизации в 100 МГц. Переключив анализатор в потоковый режим передачи, при котором данные сразу отправляются на компьютер, то при оцифровке 16 каналов, частота снизится до 20 МГц. Таким образом, итоговая частота дискретизации зависит от пропускной способности используемой шины USB 2.0.
Иллюстрация работы анализатора логических сигналов DreamSourceLab DSLogic U2Basic
Внутренняя память
Размер встроенной памяти в анализаторе логических сигналов влияет на возможную длительность записи данных. Критичный параметр, если записывать длинные последовательности данных для анализа.
Наличие защитных цепей и буфера по входу
Наличие буфера и цепей защиты по входу обезопасят дорогие микросхемы от выхода из строя по причине попадания высокого напряжения на входные разъемы.
Программное обеспечение
Значительную роль в работе логических анализаторов выполняет программное обеспечение, ведь в нем происходит декодирование и анализ измеренных данных. Исключение — автономные портативные приборы, отображающие записанные последовательности на экране.
Программное обеспечение доступно на сайтах производителей логических анализаторов, которое можно установить и запустить, не имея на руках нужного прибора. Используя тестовые режимы или режимы симуляции, можно посмотреть, как будут выглядеть сигналы, полученные с анализатора.
Наш совет — посмотрите на программное обеспечение логического анализатора перед покупкой.
Сравнение разных моделей логических анализаторов
Для примера сравним несколько анализаторов. Рассмотрим модель Saleae Logic8 — дешевый анализатор сигналов, который имеет 8 входов, с частотой дискретизации до 24 МГц (в цифровом режиме) и пропускной способностью в 24 Мб/сек. Значит, если смотреть сразу 8 каналов, то частота дискретизации снизится.
Плюс этой модели — защита от статического напряжения и небольшая цена. Из минусов — настройка триггера ограничивается переключением из режима 1.8-3.6 В в 3.6-5 В.
Saleae Logic8 рекомендуем начинающим, например, тем, кто собирает конструкции на Arduino и хочет посмотреть на общение с модулями.
Взглянем на анализатор Kingst LA1010. Эта модель уже из средней ценовой категории. Заявленная частота дискретизации 100 МГц, у этой модели 16 каналов, и пропускная способность в 20 Мб/сек. Частота 100 МГц работает только в трехканальном режиме, при увеличении числа записываемых каналов до 6 частота падает до 50 МГц, а при 16 каналах до 6 МГц.
Плюс этой модели — защитные цепи по цепям входа; настраиваемый триггер, от -4 до +4 вольт с шагом в 1 сотую вольта; встроенные интерфейсы в программное обеспечение и в добавок два ШИМ выхода, с частотой до 10 МГц. Из минусов — низкая полоса пропускания, из-за чего использование всех 16 каналов — это сомнительная затея, так как при этом частота упадет до 6 МГц.
Kingst LA1010 советуем людям с опытом, тем, кто занимается последовательными интерфейсами (I2C, SPI, CAN и др.), ведь при работе с такими интерфейсами достаточно использовать 2-3 канала и не терять частоту дискретизации.
Если вы работаете с более чем тремя каналами, то лучше взглянуть на анализатор Hantek 4032L. У этого анализатора логических сигналов частота дискретизации 400 МГц, а полоса пропускания 150 МГц, 32 канала, защита от статики и входные буферы с защитой по напряжению. Настройка триггеров по напряжению, глубина памяти в 2 Гб. Программное обеспечение поддерживает большое количество цифровых интерфейсов для понимания.
Сравним несколько USB логических анализаторов, используя таблицу.
Сравнительная таблица технических характеристик логических анализаторов
В магазине электронного оборудования Суперайс покупатель найдёт логические анализаторы под необходимые ему задачи, а технические специалисты магазина подскажут при выборе!