Логический анализатор своими руками

3Примеры 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.

Скачать инструкцию по работе с программой для логического анализатора Saleae

Логический анализатор это прибор позволяющий считывать и расшифровывать цифровые данные. Вроде осциллографа, но работает только с логическими уровнями (есть уровень, нет уровня) и умеет обрабатывать множество каналов сразу (обычно от 8ми). Хороший анализатор умеет считывать поток данных и обрабатывать его, расписывая по пакетам передачи, выделять стартовые, стоповые, адресные байты. В общем, он представляет инфу летящую по разным шина в удобном для восприятия виде. Очень полезный инструмент при отладке цифровых устройств.

Привезли мне это чудо, доставили прям до двери, в простом бумажном пакете с марками украины. Коробочка маленькая, размером с две ладони.

Внутри: сам анализатор (жена не сразу поверила что эта маленькая фигня — то, за что я отдал почти 3000, и ждал месяц — настолько он маленький), USB-кабель(довольно длинный), провода с захватами, диск с драйверами и ПО, книжка-инструкция по эксплуатации.

Хваталки на проводах 4 видов:

Большой черный — это земля, просто выдвижной крючек, такого же типа оранжевые и белые, только размер поменьше,

красная — цангового типа, мелкая, очень удобная — легко цепляет ногу attiny2313 в SOIC

Разъем для проводов PLD, с шагом 2.54мм, так что с заменой проблем не возникнет.

Используется только нижняя половина разъема, это 8 каналов, GND, VCC(который имеет двоякое назначение: в версии STD это питание входного преобразователя уровней, тоесть, если его запитать от 12в, логической единицей будет 12, а если от 5, то и за «1» будет 5В), на который в этой версии(и в PRO)вывели 5В,100мА, но не подключили ни к одному проводу, а добраться до него при вставленном разъеме нельзя — а на кой мне эти пять воль без возможности измерений?

В версиях выше STD был исключен входной преобразователь уровней, это было сделано для обеспечения совместимости с USBee AX, диапазон которого ограничен +3.3 и +5, а мне например больше и не надо 🙂 А в версии PRO добавлен АЦП, который работает в режиме осциллографа(+-1В, и делитель 1:10 в комплекте).

Верхняя часть разъема содержит в себе переключалку(три контакта, и джампер) режима работы – косить под USBee или работать со своей программой, и контакты TRG, GND, CLK.

Максимальная частота обновления у каждого канала это 24 мГц, а вот с заявленным «неограниченным временем записи» непонятное — судя по поведению программ от AX — в приборе есть некий фиксированный буфер, время заполнения которого зависит от частоты(ее можно уменьшить), который затем передается на комп, и там обрабатывается.

При частоте 24мГц, можно записать максимум 300М состояний время записи при этом составит 12 секунд
Если понизить частоту до 6мГц, можно писать в течении 50 секунд, а при 1мГц буфера хватит на 300 секунд. С учетом того, что можно настроить запись по событию, этого времени должно хватить – у меня пока проблем не возникало.

В условия срабатывания триггера можно использовать состояние любого(при мониторинге USB очень удобно вешать триггер на появление питания, красная-желтая пара проводов на фото), или даже нескольких каналов, либо можно использовать отдельный вход, обозначенный как TRG на схеме.

Есть так же вход-выход CLK, с которого можно как тактированить наблюдаемое утройство, так и брать тактовый сигнал с устройства (если он присутствует отдельно в протоколе, как например в SPI)

Теперь о программах, которые шли в комплекте
Salea Logic

увеличить картинку

(в случае версии STD, это единственный вариант, если не перешивать EEPROM, но в этом случае мы лишаемся возможности вывода сигналов, из за входного преобразователя, так как он видимо односторонний)
Простое, умеет расшифровывать I2C, 1WIRE, UART, SPI, имеет SDK для написания своих анализаторов( на .NET ).
Минусы:
Написано на .NET – очень любит кушать память, три-четыре измерения сьедают 500мб памяти, приходится перезапускать.
Не умеет расшифровывать ЮСБ
Плюсы:
Сохраняет состояние и настройки анализаторов при перезапуске
Есть функция AutoBaud(удобно при перехвате UART)
Похож на USBee Suite, только не такой функциональный

USBee Suite
Графическая оболочка для пакета программ USBee AX Test Pod
Очень красиво и наглядно, пожалуй на этом все. Умеет все, что умеет USBee AX Test Pod

USBee AX Test Pod
Комплект программ, идущих в комплекте к USBee AX(c другими версиями они немного другие)

Data Logger

Простой логгер, записывает состояния входов каждую четверь секунды(минимум)

Digital Frequency Counter – частотомер

Digital Frequency Generator – генератор частот

Digital Signal Generator – генератор сигналов

Digital Voltmeter – вольтметр(нужен аналоговый вход)

Logic Analyzer – логический анализатор

увеличить картинку

Oscilloscope – осциллограф

Pulse Counter – счетчик импульсов

Собран анализатор качественно, в качестве нижней части корпуса используется печатная плата(на фото видны переходные отверстия, а поскольку к ним не ведет дорожек, логично предположить что она многослойная). А судя по расположению USB разъема(вверх ногами), скорее всего там еще одна плата, под крышкой, к ней и припаян разъем.
В общем, покупкой доволен, как-никак хороший анализатор, за небольшие деньги. А осциллограф удобнее отдельный иметь.
Если есть желание прикупить, то можете написать сюда или мне на почту — vvzvlad@gmail.com, будет профит в виде скорости и скидки 🙂

DI HALT:
Тем временем, вот уже пол года, на народ вовсю клонирует этот девайс. Т.к. собран он, фактически, на одной микросхеме и все фичи делаются в нем программно. Микросхема эта представляет собой микроконтроллер с аппаратной поддержкой USB и загрузкой программ через USB, что позволяет ее налету превращать во что угодно только за счет софтверной поддержки. Естественно клонируется она тоже влет, т.к. аппаратной защиты тут никакой нету, ну а крякнуть управляющую софтину для опытных бойцов софтайса дело не хитрое.