wersja mobilna | kontakt z nami

Kiedy potrzebujemy Analog Discovery, a kiedy Digital Discovery?

Numer: Październik/2017

Digital Discovery jest niezbędnym dodatkiem, jeśli używałeś Analog Discovery 2, ale szybkość próbkowania była niewystarczająca, liczba dostępnych kanałów cyfrowych zbyt mała lub szumy zbyt duże by odczytać dane przesyłane z większymi prędkościami. Zobacz, jakie możliwości stwarza Digital Discovery na konkretnym przykładzie.

Digital Discovery jest urządzeniem podobnym do Analog Discovery w zakresie współpracy ze środowiskiem WaveForms 2015, którego zrzut ekranowy pokazano na rysunku 1. Jednak ten pierwszy dysponuje tylko narzędziami do pracy z sygnałami cyfrowymi – analizatorem stanów logicznych, generatorem sygnałów logicznych i analizatorem protokołów. Ma możliwość testowania ustalonego stanu wejść/wyjść (tryb statyczny). Pozwala również na tworzenie sekwencji sygnałów cyfrowych przy użyciu edytora skryptów. W swojej strukturze zawiera zasilacz. Digital Discovery ma zatem dodatkowe kanały, większą szybkość próbkowania i dodatkowe możliwości dostosowania do potrzeb użytkownika.

rys1 rys2

Analizator stanów logicznych

Analizator stanów logicznych w Digital Discovery wykorzystuje szybkie wejścia, a co za tym idzie przy 32 kanałach może osiągnąć szybkość próbkowania 200 MSa/s, przy 16 kanałach wzrasta ona do 400 MSa/s, a przy 8 kanałach aż do 800 MSa/s. To odpowiednio dwa/cztery/osiem razy większa szybkość próbkowania niż oferowana przez narzędzie Analog Discovery 2, mające dwukrotnie mniej dostępnych kanałów cyfrowych! 

Kanały wejściowe i wyjściowe w Digital Discovery

Analizator stanów logicznych w Digital Discovery ma 24 cyfrowe linie wejściowe. Kolejnych 16 jest cyfrowymi liniami wyjściowymi. Analog Discovery 2 ma jedynie 16 linii cyfrowych, współdzielonych przez analizator stanów logicznych i generator sygnałów logicznych.

Co więcej, wejścia i wyjścia cyfrowe w Digital Discovery są w pewnym zakresie konfigurowalne. Mianowicie, zasilacz (obok dostarczania zasilania) pozwala na skonfigurowanie specyfikacji wejść i wyjść cyfrowych, dopasowując ją do testowanego systemu (rysunek 2). Istnieje możliwość:

- Wybrania wartości napięcia definiującego wysoki poziom logiczny oraz progu, od którego ten stan będzie aktywny (spośród 5 różnych wartości).
- Zmiany natężenia prądu indywidualnego wyjścia lub pozostawienia ustawienia automatycznego.
- Zmiany szybkości narastania sygnału wejściowego.

Wymienione wyżej cechy sprawiają, że Digital Discovery jest znakomitym narzędziem do projektowania systemów wbudowanych.

rys2 rys4

Zastosowanie Digital Discovery na przykładzie

Opisywany projekt wykonano w celu zademonstrowania funkcjonalności narzędzia Digital Discovery. Został on szczegółowo opisany na blogu firmy Digilent. Zastosowane w nim uniwersalną, 48-pinową płytkę FPGA CMOD A7. Koncepcja zakładała zbudowanie licznika współpracującego z 7-segmentowym wyświetlaczem LED. Na wyświetlaczu miały być wyświetlane kolejno liczby od 0 do 9999. W kolejnym kroku licznik miał zresetować się i rozpocząć zliczanie od początku.

rys5Płytka CMOD A7 nie ma zamontowanego wyświetlacza 7-segmentowego, dlatego w projekcie zastosowano zewnętrzny obwód sterownika analogowego. Wiązało się to z koniecznością wykonania zmian w kodzie ze względu na to, że katody i anody wyświetlacza były sterowane tym samym poziomem logicznym, zatem pomiędzy wyprowadzeniami układu FPGA na płytce, a pinami wyświetlacza pracowały tranzystory bipolarne pełniące funkcję inwerterów (fotografia 3).

Gdy kod i sterownik działały już poprawnie, następnym krokiem było sięgnięcie po Digital Discovery. Digital Discovery ma 40 pinów I/O, z których 24 są wejściami cyfrowymi wyprowadzonymi na przednie gniazdo 32-pin. Dwa dodatkowe porty, zgodne ze standardem PMOD, umieszczone są na bocznych ściankach urządzenia i mogą być wykorzystywane jako wejścia lub wyjścia (rysunek 4). Monitorowanych było 11 pinów, po jednym na każdy segment i każdą katodę. Wykonane połączenia pokazano na fotografii 5.

Po wykonaniu wszystkich połączeń wystarczyło zarejestrować dane, korzystając z oprogramowania WaveForms (rysunek 6, rysunek 7).

rys6 rys7

Digital Discovery jest domyślnie ustawiony na pozyskiwanie 200 milionów próbek na sekundę, ale może osiągnąć nawet do 800 MSa/s, co znacznie przekraczało możliwości płytki CMOD A7. Do dalszych testów wykorzystany został zestaw Nexys 4, taktowany zegarem 100 MHz. Jednocześnie, aby skorzystać z opcji 800 MSa/s, konieczne było wykorzystanie adaptera HSA oraz dołączonych do niego sond HPS umożliwiających rejestrację szybkozmiennych sygnałów. Sondy dołączono do Digital Discovery za pośrednictwem adaptera HSA (fotografia 8).

rys8Sygnały sterujące wyświetlaczem zostały wyprowadzone na dwa złącza PMOD płytki Nexys 4. Do tych złączy zostały również podłączone sondy. Piny GND zostały zwarte. Trzeba było w tym momencie uwzględnić fakt, że wolne zakończenia sond mają koszulki termokurczliwe - zapewniające solidne połączenie, ale utrudniające ułożenie więcej niż trzech przewodów obok siebie w standardowym rozstawie 100 mils na płytkach uniwersalnych (fotografia 9).

Następnie, kod zmodyfikowano w taki sposób, aby działał z płytką Nexys 4. Cyfra jedności na 4-cyfrowym wyświetlaczu była kontrolowana przez zegar systemowy 100 MHz. Zatem, cyfra tysięcy zmieniała się w zakresie 0…9 z częstotliwością 10 kHz. To zdecydowanie zbyt szybko, aby mogło to dostrzec ludzkie oko.

Dzięki wprowadzeniu kilku poprawek w ustawieniach analizatora logicznego Digital Discovery (rysunek 10, rysunek 11) i zarejestrowaniu danych zaczęły one być widoczne. Na rysunku 12 partia danych na lewo od pierwszego czerwonego kursora, to dane sygnału segmentu przy włączonej cyfrze tysięcy. Zbliżając kursor, można było zauważyć obraz pokazany na rysunku 13.

rys9-10Wyraźnie widać przechodzące sygnały segmentu reprezentowane przez wartości dziesiętne na górze magistrali, zaznaczone kolorem niebieskim. Są to wartości zakodowane na potrzeby wyświetlacza 7-segmentowego. Wartość binarna 1111000 odwzorowana na segmenty GFEDCBA (segment aktywny to ten o niskim poziomie logicznym), informuje o tym, że segmenty A, B i C są włączone i na wyświetlaczu uzyskuje się cyfrę 7. Przeglądając resztę danych dziesiętnych, widać, że zliczanie od 0 do 9 i reset z powrotem do 0, odbywa się w czasie 100 <m>s!

Na rysunku 14 przybliżono duży, biały blok danych. To dane trafiające do wyświetlacza przy wyborze cyfry jedności dla częstotliwości 100 MHz. Dodane zostało kilka kursorów, aby oznaczyć interwały. Wszystkie kursory znajdują się w odległości 10 ns od siebie, a kiedy spojrzymy na wartość dziesiętną (oznaczoną kolorem niebieskim na górze każdego kursora), to jest ona zgodna z sekwencją danych na poprzednim rysunku. Tym razem zliczanie od 0 do 9 i reset z powrotem do 0, odbywało się to z prędkością 100 MHz. Pomiędzy kursorami było osiem punktów danych, dlatego przejścia pomiędzy stanami nie były precyzyjnie zdefiniowane. Może się wydawać, że zarejestrowane zostały jakieś nieprawidłowe dane, ale warto pamiętać, że gdy dane na niebieskiej linii wydają się zakłócone, to kilka kanałów w magistrali jednocześnie zmienia stany. Wydaje się także, że wszystkie te sygnały nie zmieniają się jednocześnie.

rys11 rys12-14

Jednak w tym miejscu warto zastanowić się nad tym, że ścieżki miedziane płytki drukowanej Nexys 4 łączące układ FPGA z wyjściem PMOD nie były projektowane z myślą o przesyłaniu sygnałów szybkozmiennych. Oznacza to, że przy tych prędkościach, fizyczna odległość między złączem a układem FPGA wprowadzała nieuniknione opóźnienie propagacji sygnału. Można było dostrzec to wprowadzone opóźnienie w zarejestrowanych danych (powyżej). Możliwość zobaczenia tego jest naprawdę fascynująca, zwłaszcza na tak małym i kompaktowym przyrządzie jak Digital Discovery!

Reasumując, Digital Discovery idealnie sprawdza się w zastosowaniach, w których potrzeba elastyczności w dopasowaniu zakresu poziomów logicznych, dużych prędkości komunikacji (jak na przykład transmisja sygnału wideo) lub jednoczesnej analizy do 32 kanałów cyfrowych. Więcej informacji można znaleźć na stronie firmy Transfer Multisort Elektronik (www.tme.eu).

TME Spółka z o.o.

 

Dodatkowe informacje:
- Analog Discovery 
-
Digital Discovery  
-
O dystrybutorze - firmie TME

Pozostałe artykuły

Dataforth MAQ20 - modułowy system kontrolno-pomiarowy

Numer: Październik/2017

MAQ20 to modułowy system kontrolno-pomiarowy zaprojektowany do pracy w wymagających aplikacjach automatyki przemysłowej, przemysłu wojskowego, paliwowego itp. Do komunikacji można wykorzystywać interfejs USB, RS-232, RS-485 lub Ethernet. W systemie można podłączyć do 24 modułów analogowych i cyfrowych wejść/wyjść z maksymalnie 384 kanałami.

Udogodnienia w sklepie internetowym Farnell

Numer: Październik/2016

Dobry dystrybutor sprzętu i podzespołów elektronicznych powinien nie tylko mieć bogatą ofertę, niewygórowane ceny i krótkie terminy dostaw. Wystarczy samemu spróbować skompletować komponenty projektu u dowolnego dostawcy, by szybko zorientować się, jak ważna jest wygoda korzystania ze sklepu. Farnell element14 dba by jego klienci nie tracili czasu w trakcie zakupów oraz by mogli w łatwy sposób uzyskać kompletne informacje, a więc ...

liteSOM - wydajny, przemysłowy komputer w cenie Raspberry PI

Numer: Październik/2016

liteSOM to najnowszy produkt polskiej firmy Grinn z siedzibą we Wrocławiu, która z powodzeniem znajduje swoje miejsce na rynku modułów komputerowych. Po sukcesie płytki chiliSOM producent stworzył jej energooszczędnego "kolegę". Wraz z modułem zaprojektowana została płytka ewaluacyjna liteboard oraz wachlarz płytek rozszerzających możliwości komputerów w zależności od wymagań projektanta. Linia produktów firmy Grinn stanowi dobrą ...

Przygotowanie infrastruktury pod sieć energetyczną przyszłości

Numer: Październik/2016

Dzięki dużej mocy obliczeniowej urządzeń CompactRIO, możemy zbierać i analizować olbrzymie ilości danych z dowolnych punktów sieci energetycznej. Po ich opracowaniu jesteśmy w stanie obserwować stan całej struktury, co z kolei pozwala optymalizować nasze inwestycje i osiągać oczekiwane parametry dostarczanej energii.

Chemia marki Pro-Power dla elektroników

Numer: Październik/2016

Pro-Power to marka własna firmy Farnell element14, w ramach której oferowane jest ponad 5000 produktów, takich jak: kable, taśmy, złącza, elementy mocujące, akcesoria do montażu szaf, etykiety zabezpieczające, zasilacze, transformatory oraz produkty chemiczne i klejące. Do redakcji Elektroniki Praktycznej, na testy trafiły dwa środki chemiczne: Pro-Power Label Remover i Epoxy Composite.

Mobilna
Elektronika
Praktyczna

Elektronika Praktyczna

Listopad 2017

PrenumerataePrenumerataKup w kiosku wysyłkowym

Elektronika Praktyczna Plus

lipiec - grudzień 2012

Kup w kiosku wysyłkowym