Svetelektro.com

Svetelektro.com

Meno:
Heslo:

Kedy potrebujeme Analog Discovery a kedy Digital Discovery?

Kategória: Firemné články | 20.11.2017 | Autor: TME s.r.o. 

Ak ste používali Analog Discovery 2, je Digital Discovery nevyhnutným doplnením, pretože rýchlosť vzorkovania bola nedostatočná, počet dostupných digitálnych kanálov príliš malý a šumy príliš veľké na to, aby bolo možné čítať údaje odosielané vyššími rýchlosťami. Pozrite sa s nami, aké možnosti ponúka Digital Discovery na konkrétnom príklade.


Digital Discovery je podobné zariadenie ako Analog Discovery v rámci spolupráce s prostredím WaveForms 2015. Ten prvý má len nástroje na prácu s digitálnymi signálmi  - logickým analyzátorom, generátorom priebehov a analyzátorom protokolov. Má možnosť testovať nastavený stav vstupov/výstupov (statický režim). Umožňuje tvoriť sekvencie digitálnych signálov pomocou editora skriptov. Obsahuje zdroj. Digital Discovery ponúka dodatočné kanály, väčšiu rýchlosť vzorkovania a ďalšie možnosti prispôsobenia sa potrebám užívateľa.

 

fot. 1 Vrecková Digital Discovery.

 

Logický analyzátor

Logický analyzátor v Digital Discovery využíva rýchle vstupy a pri 32 kanáloch môže dosiahnuť rýchlosť vzorkovania 200 MS/s, pri 16 kanáloch rastie na 400 MS/s a pri 8 kanáloch až na 800 MS/s. To je príslušne dva/štyri/osem krát vyššia rýchlosť vzorkovania ako tá, ktorú ponúka Analog Discovery 2 s dvakrát menším počtom digitálnych kanálov!


fot. 2 Program WaveForms.

 

Vstupné a výstupné kanály v Digital Discovery

Logický analyzátor v Digital Discovery má dvadsaťštyri digitálnych kanálov definovaných ako vstupné. Ďalších šestnásť je digitálnych výstupných kanálov. Pritom Analog Discovery 2 má iba 16 digitálnych kanálov rozdelených medzi logický analyzátor a generátor priebehov.

Navyše, digitálne vstupy a výstupy v Digital Discovery sú v určitom rozsahu konfigurovateľné. Konkrétne, zdroj (okrem dodávania napájania) umožňuje konfigurovať špecifikáciu digitálnych vstupov a výstupov a tým ich prispôsobuje testovanému systému. Existuje možnosť:

- navoliť hodnotu napätia definujúceho vysoký logický stav a prah, od ktorého bude tento stav aktívny (spomedzi piatich hodnôt),

- zmeniť hodnotu samostatného výstupu alebo ponechať nastavenie auto,

- zmeniť rýchlosť rastu vstupného signálu. 

Uvedené vlastnosti znamenajú, že Digital Discovery je vynikajúci nástroj na projektovanie integrovaných systémov.

fot. 3 Obrazovka konfigurácie digitálnych vstupov/výstupov Digital Discovery v programe WaveForms.

 

Použitie Digital Discovery na konkrétnom príklade

  • Projektové východiská

Projekt vytvorený za účelom demonštrovania funkcionalít nástroja Digital Discovery bol podrobne popísaný na blogu spoločnosti Digilent. Použila sa v ňom univerzálna 48-pinová doska FPGA CMOD A7. Koncepcia predpokladala vytvorenie počítadla spolupracujúceho so 7-segmentovým LED displejom. Na displeji sa mali zobrazovať postupne číslice od 0 do 9999. V ďalšom kroku sa malo počítadlo zresetovať a začať počítanie odznova.

 

fot. 4 Modulo 10k s externým obvodom analógového ovládača.

 

  • Realizácia projektu

Doska CMOD A7 nemá integrovaný 7-segmentový displej, preto sa v projekte použil externý obvod analógového ovládača. Je to spojené s modifikáciami v kóde preto, že napr. katódy a anódy displeja boli ovládané tým istým logickým stavom, preto medzi pinmi FPGA na doske a pinmi displeja pracovali bipolárne tranzistory, ktoré plnili funkciu invertorov.

Keď už kód a ovládač pracovali správne, následným krokom bolo siahnutie po Digital Discovery. Digital Discovery má 40 pinov I/O, z ktorých je, ako už vieme, dvadsaťštyri digitálnych vstupov vyvedených na predný 32-pinový konektor. Dva dodatočné porty, zhodné so štandardom PMOD, sú umiestnené na bočných stenách zariadenia a môžu sa využívať ako vstupy a výstupy.

fot. 5 Tri rôzne kolíkové konektory umožňujú zapojiť až 40 signálov.

 

Monitorovaných bolo 11 pinov, po jednom pre každý segment a každú katódu.


 

fot. 6 Zapojenie káblov fly-wire Digital Discovery do pinov A7 CMOD.

 

Po zapojení všetkého stačilo zaregistrovať údaje pomocou softvéru WaveForms.

fot. 7 Zaznamenaná údaje z A7.

fot. 8 Rozšírené údaje zaznamenané z A7 pri cca  6 Hz na 1 hodnotu na displeji.

 

Digital Discovery je prednastavený na získavanie 200 miliónov vzoriek za sekundu (MS/s), ale môže dosiahnuť dokonca až 800 MS/s, čo výrazne prekračuje možnosti dosky CMOD A7. Pre ďalšie testovanie sa použila sada Nexys 4 taktovaná na 100 MHz. Zároveň, aby bolo možné využiť možnosť 800 MS/s, bolo potrebné využiť HSA adaptér a k nemu pripojené HPS sondy umožňujúce registráciu rýchlo sa meniacich signálov. Sondy sa pripojili k Digital Discovery pomocou HSA adaptéra.

Fot. 9 HSP zapojené do HSA.

 

Signály ovládajúce displej boli vyvedené na dva konektory PMOD dosky Nexys 4. K týmto konektorom boli pripojené aj sondy. Piny GND boli zovreté. V tomto momente bolo potrebné zohľadniť skutočnosť, že voľné ukončenia sond majú zmršťovacie bužírky zaisťujúce pevné spojenie, ale sťažujúce uloženie viac ako troch vodičov pri sebe v štandardnom rozstupe 100 mils na univerzálnych doskách. Vznikla preto potreba prejaviť pri prepájaní kreativitu.

 

fot. 10 Zapojenie sond do Nexys 4.

 

Kód bol následne modifikovaný tak, aby kooperoval s doskou Nexys 4 a na konci nahraný. Celé číslo bolo na štvormiestnom displeji kontrolované systémovými hodinami 100 MHz. Tisícina sa menila v rozsahu 0–9 s frekvenciou 10 kHz. To je jednoznačne prirýchlo na to, aby to ľudské oko zachytilo.

Vďaka niekoľkým úpravám v nastaveniach logického analyzátora Digital Discovery...

fot. 11 Výber možnosti 800 MS/s obmedzuje vstupy len na piny 0–7.


 

a registrácii údajov...

fot. 12 Údaje zaregistrované z Nexys 4 pracujúcej pri rýchlosti 100 MHz.

... ich začalo byť vidieť. Na ilustrácii vyššie je časť údajov naľavo od prvého červeného kurzora, ide o údaje signálu segmentu pri zapnutej tisícinnej číslici. Približovaním kurzora bolo možné vidieť nasledujúci obraz:

fot. 13 Rozdelenie medzi údajmi segmentu pre tisícinné číslice a celé číslice.

 

  • Zhrnutie projektu

Výrazne vidieť (fot. 15) prechádzajúce signály segmentu reprezentované desatinnými hodnotami v hornej časti magistrály označené modrou farbou. Sú to hodnoty zakódované na účely 7-segmentového displeja. Binárna hodnota 1111000 prenesená na segmenty GFEDCBA (aktívny segment je ten s nízkym logickým stavom), informuje o tom, že segmenty A, B a C sú zapnuté a na displeji sa získa číslica 7. Prezerajúc ostatné desatinné údaje vidieť, že spočítavanie od 0 do 9 a späť na 0 prebieha v čase 100 μs!

Nižšie je priblížený veľký biely blok údajov (na fot. 15 napravo). Sú to údaje smerujúce do displeja pri výbere celého čísla pre frekvenciu 100 MHz.

fot. 14 Údaje segmentu pre celé čísla

Pre označenie intervalov bolo pridaných niekoľko kurzorov. Všetky kurzory sa nachádzajú vo vzdialenosti 10 ns od seba a keď sa pozrieme na desatinnú hodnotu (označenú modrou farbou na vrchu každého kurzora), je zhodná so sekvenciou údajov na predošlom obrázku. Teraz spočítavanie od 0 do 9 a reset späť na 0 prebiehalo pri rýchlosti 100 MHz. Medzi kurzormi bolo osem bodov údajov, preto prechody medzi stavmi neboli definované precízne. Môže sa zdať, že boli zaznamenané nejaké nesprávne údaje, ale treba mať na pamäti to, že ak sa údaje na modrej čiare zdajú narušené, tak niekoľko kanálov na magistrále súčasne mení stavy. Zdá sa tiež, že sa všetky tieto signály nemenia súbežne.

No na tomto mieste je potrebné zamyslieť sa ..... Medené trasy dosky Nexys 4 PCB spájajúce obvod FPGA s výstupom PMOD neboli projektované s ohľadom na zasielanie rýchlo sa meniacich signálov. Znamená to, že pri týchto rýchlostiach fyzická vzdialenosť medzi konektorom a obvodom FPGA viedla k nevyhnutnému oneskoreniu propagácie signálu. Bolo to vidieť v zaznamenaných dátach (vyššie). Možnosť vidieť to je skutočne fascinujúca, predovšetkým na takto malom a kompaktnom nástroji akým je Digital Discovery!

 

Na záver, Digital Discovery je ideálny nástroj v aplikáciách, pri ktorých je potrebná pružnosť pri prispôsobení logických stavov, vysokých komunikačných rýchlostí (napríklad prenos videosignálu) alebo pri analýze 32 digitálnych kanálov. Viac informácií nájdete na stránke spoločnosti Transfer Multisort Elektronik (www.tme.eu).

 

22.10.2012

Nehodil by sa Vám jazýčkový kontakt?

 6407   0  Hodnotenie: 5Hodnotenie: 5Hodnotenie: 5Hodnotenie: 5Hodnotenie: 5

Priemerné hodnotenie: 0
Hlasov: 0

Zvoľte počet hviezdičiek:
Vynikajúci
Veľmi dobrý
Dobrý
Priemerný
Zlý



Za obsah komentárov je zodpovedný užívateľ, nie prevádzkovateľ týchto stránok.
Autor stránky je Ondrej Závodský(zawin), o graficky design sa stará Ľuboš Fabo(BUFU).

TOPlist

Powered by Copyright © UNITED-NUKE CMS. All Rights Reserved.
Čas potrebný k spracovaniu stránky 0.02 sekúnd