Кращі інструменти для налагодження простих цифрових мікросхем?

Я професійний розробник програмного забезпечення, який звик до розкоші інтегрованих налагоджувачів. Я певний час експериментую з платформою Arduino. Однак я вважаю, що спроба взаємодіяти з такими компонентами, як цифровий датчик температури Dallas DS1820, схожа на блукання в темряві.

Припускаючи, що малий бюджет становить 200 доларів або близько того, які інструменти є, щоб допомогти мені уявити, що відбувається? Я переглянув Link Instruments MSO-19, але, чесно кажучи, не знаю багато про різницю між осцилографом і логічним аналізатором.

Як я можу знати, що придбаний вами пристрій зможе вимірювати типи (простих) компонентів, які я використовую?

по суті, осцилоскоп дає вам ступінчасте зчитування напруги на лінії, тоді як логічний аналізатор скаже вам лише, якщо вона дорівнює 0 або "висока" (значення "високого" потенційно може бути 5 В, 3,3 В або 1,8 В залежно від ваша схема). Ви часто бачите, що логічні аналізатори мають набагато більше каналів (рядків, які можна читати одночасно), ніж осцилоскопи через меншу необхідну роздільну здатність.

Щодо конкретного пристрою, я чула чудові речі про логіку Saleae . Він вибірки на 24 МГц; це означає, що він перевіряє, чи напруга на певному зонді висока або низька 24 мільйони разів на секунду. Програмне забезпечення також має деякі знання про загальні вбудовані протоколи для полегшення налагодження. Я б міг уявити, що 24MHz буде достатньо для роботи arduino, оскільки максимальна тактова частота Atmegaxx8 - 20MHz.

це лише доповнення до відповіді пенджуїна, оскільки вона не вписується в коментар, і його відповідь, як правило, правильна. Просто хочу уточнити сенс у його відповіді.

Будьте дуже обережні, вибираючи вимірювальний пристрій, виходячи з його пропускної здатності / частоти вибірки. Пристрій із частотою дискретизації 25 МГц не може точно вибирати цифровий тактовий сигнал від 25 МГц, навіть не закриваючи його.

Якщо ви візьмете цифровий тактовий сигнал на частоті 25 МГц і подаєте його в o-діапазон з пропускною здатністю 25 МГц, ви побачите щось, близьке до синусоїди. Діапазон із частотою дискретизації 25 МГц , ймовірно, буде показувати рівень постійного струму, оскільки на Nyquist, найвищою частотою сигналу такого діапазону може бути вибірка 12,5 МГц.

Квадратна хвиля містить основну частоту, яка є її тактовою частотою, для цього прикладу 25 МГц. Він також містить великі непарні гармоніки, які надають його квадратну форму, щоб дивитись на цифровий тактовий сигнал 25 МГц з точністю, вам потрібно не дивитись лише на 25 МГц, але 75, 125, 175, 225 тощо. Наскільки далеко вам потрібно пройти до потрібної точності або до швидкості ходу трансивера.

Хоча для логічного аналізатора це дещо менш важливо, це все ще дуже важливо. Логічний аналізатор шукає "високий" і "низький" вище або під деяким порогом. Якщо те, що бачить, - це синусова хвиля, ви побачите штучно короткі високі та низькі стани та штучно довгі проміжки між бітами. Це може дещо залежати від архітектури аналізатора.

Це може унеможливити діагностику проблем, пов'язаних з різними режимами передачі. Наприклад, SPI має 4 різні режими, засновані на даних, що діють на піднімаючих або падаючих краях годинника, а також на полярності даних (висока 1 або 0?). Інші протоколи передачі також мають цю проблему (наприклад, I2S та пов'язані аудіоформати). Якщо ви не можете точно визначити, коли відбувається перехід краю, майже неможливо визначити, чи працює шина в межах специфікації.

Як правило, вам потрібна швидкість пропускної здатності / вибірки набагато вище, ніж призначена цільова швидкість передачі даних. Якщо ви хочете взяти вибірку шини I2C 40 Гц, логічного аналізатора зі швидкістю вибірки 100 МГц більш ніж достатньо. Якщо вам потрібно взяти вибірку шини SPI 25 МГц, вам потрібно мати область дії / аналізатор із значно більшою пропускною здатністю, щось близько 500 МГц, якщо вам потрібна реальна точність, а також швидкість вибірки, яка дозволяє вимірювати в цьому діапазоні частот.

Таким чином, рекомендований пристрій пенджуїну зі швидкістю вибірки 24 МГц, ймовірно, може забезпечити лише точне вимірювання цифрових сигналів, менших за ~ 2 МГц, з частотою забиття, помітною для цієї швидкості передачі даних.

Якщо ви плануєте працювати в основному над цифровими схемами, то логічний аналізатор - це те, що ви хочете. Осцилоскопи досконалі, показуючи порівняно небагато (наприклад, 2-4) аналогових сигналів з дрібними деталями, тоді як логічні аналізатори, оскільки вони стосуються переважно високого та низького рівня, зазвичай мають набагато більше входів.

Ви, звичайно, можете використовувати O-сферу застосування як логічний аналізатор, але перевага останнього полягає в тому, що легше отримати «велику картину» за допомогою одночасного перегляду десятків сигналів.

На це подібне питання є кілька хороших відповідей: логічний аналізатор для початківців?

Що стосується логічних аналізаторів, я написав основне порівняння (відносно) недорогих:

Порівняння логічних аналізаторів на основі ПК

Одне, що слід зазначити про швидкість вибірки, правило: вам, як правило, потрібно принаймні 4 рази швидкість передачі даних, щоб отримати точне зчитування, і до 10 разів краще. Отже, якщо ви хочете контролювати сигнал 8 МГц (який ви можете легко генерувати, наприклад, з недорогого AVR в SPI), вам потрібен аналізатор швидкості дискретизації 32-80 МГц. Це стосується лише під час зйомки в режимі "асинхронізація". Якщо ви переймаєтесь у режимі «синхронного» (наприклад, із тактовим сигналом), то ваша частота дискретизації повинна відповідати лише швидкості тактового сигналу. Так, наприклад, у цьому випадку синхронної вибірки 8 МГц буде достатньо для зйомки сигналу SPI 8 МГц (оскільки він має виділений тактовий сигнал).

Я маю MSO-19 і мені це дуже подобається. Я б хотів, щоб він мав більше одного аналогового каналу, але він функціонує як осцилоскоп, так і логічний аналізатор. Щодо ціни, я думаю, це приємний елемент обладнання (і працює добре у VMWare на OS X). Оскоп допомогло мені побачити, що насправді відбувається в частині схеми, і не показує вам лише високий / низький стан цифрової лінії, як це робить логічний аналізатор. Це набагато більш точний (і швидший відгук) вольтметр, ніж ваш стандартний мультиметр. Було б дуже добре, якби він міг декодувати послідовні дані, однак замість I2C та SPI…

Ця відповідь, ймовірно, не дуже корисна вам, використовуючи ардуніо, але є відповіддю на загальне запитання.

Я дуже багато використовую функції логічного аналізатора свого pickit2. Зрозуміло, що він призначений для програмування ПІК, але він також має 3-канальний логічний аналізатор, який я весь час використовую для перегляду цифрових сигналів. Я все ще використовую це для цього, хоча я використовую Cortex-M3 для своїх поточних проектів. Очевидно, що це надзвичайно примітивний інструмент за стандартом належної передачі, але навіть я вважаю це надзвичайно корисним

Я використовував його для налагодження схем I2C і вихідних сигналів телевізора, наприклад, дивіться тут свій пост

Це досить круто і дуже дешево: http://www.seeedstudio.com/depot/preorder-open-workbench-logic-sniffer-p-612.html?cPath=75

Він має гідну частоту вибірки, і ви можете підтримати класний відкритий проект HW. Схоже, він все ще знаходиться в стадії бета-версії, тому це може бути не найкращим, якщо ви просто хочете щось підключити і змусити його працювати.