Основные параметры устройства:

- Базовый компонент: PIC18F4580
- Частота дискретизации: 200 Гц – 2 МГц
- Количество каналов: 4
- Память: 1024 отсчета на каждый канал
- Матричный LCD дисплей: 64×128 точек
- Напряжение питания: 9 В аккумулятор

Лучший способом для изучения цифрового сигнала это применение логического анализатора и чаще всего он должен быть компактным, переносным. Данный логический анализатор имеет 4 канала, очень компактный и питается от батареи. Максимальная частота выборок 2 МГц, а также устройство имеет достаточную память для хранения 1024 выборок сигнала. Матричный LCD дисплей с разрешением 64×128 точек достаточно точно отображает и дает ясное представление о цифровых сигналах.

Основой устройства является микроконтроллер PIC18F4580, который производит выборки и управляет LCD дисплеем (например, DEM128064A), управление возможно при помощи клавиатуры из 5 кнопок (S1- S5). Кварцевый резонатор (X1, 10 МГц) определяет максимальную частоту выборок. Интегрированный в микроконтроллер модуль PLL используется для получения внутренней частоты 40 МГц, которая является максимальной по заявлениям производителя компании Microchip.

Диоды D1 – D8 защищают входы микроконтроллера от слишком высокого или отрицательного напряжения. Входные сигналы поступает на входы микросхемы IC1 74HC04N выступающей в роли буфера. Факт того, что сигналы инвертированы в этом случае для нас не важен, т.к. vs можем легко преобразовать его программно. Сигналы после буферной микросхемы поступают непосредственно на входы микроконтроллера RA1 – RA4, где уже программно обрабатываются.

Потенциометр P1 необходим для регулировки контрастности дисплея, транзистор T1 управляет подсветкой. Звуковой излучатель BZ1 сигнализирует о начале очередного цикла записи данных (о начале сэмплирования), а также при переключении между режимами работы. Для клавиш управления (S1 – S5) не требуется схемы подавления дребезга контактов, т.к. этот процесс реализуется программно.

Источник питания устройства служит для обеспечения устройства стабилизированным напряжением 5 В (питание микроконтроллера и микросхемы 74HC04N) и напряжением 9 В, используемого для подсветки дисплея. Цепь T2, R1, R17, D12 реализует схему зарядки 9 В аккумулятора при подключении внешнего источника питания 9 – 12 В. При использовании стандартного светодиода, с падением напряжения 1.5 В, ток зарядки аккумулятора будет равен:

(1.5 – 0.6)/56 = 16 мА,

что, при использовании NiMH аккумулятора емкостью 160 мАч достаточно. Батарея в таком случаем будет полностью заряжена приблизительно через 10 часов. В течении зарядки светодиод D12 будет включен.

Управление

Клавиша S1 используется для выбора частоты дискретизации (развертки) и может принимать значения: 5/10/20/50/100/200/500 мкс/деление и 1/2/5 мс/деление. Клавиша S2 служит для выбора канала для триггера синхронизации/запуска, а клавиша S3 – для выбора условия срабатывания триггера синхронизации: нарастающий или спадающий фронт.

Клавиша S4 имеет несколько функций: старт/стоп устройства, очистка дисплея. При кратковременном нажатии происходит старт устройства (ожидание условия старта записи данных), после выполнения синхронизирующего условия микроконтроллер производит 1024 выборки каждого канала и сохраняет их. Если снова нажать кнопку S4, микроконтроллер снова сделет 1024 выборки после выполнения условия синхронизации. При длительном удержании клавиши S4 выполняется очистка дисплея.

Клавиша S5 включает/выключает подсветку дисплея, но по прошествии 1 минуты или при детектировании разряженного аккумулятора она автоматически выключается.

Последние параметры настройки развертки, условия и источника синхронизации сохраняются в EEPROM микроконтроллера и используются при следующем включении устройства.

Работа микроконтроллера

С целью получения максимально возможной частоты выборок сигнала, мы первоначально позволяем микроконтроллеру записывать полученные данные в ОЗУ, при совпадении условия синхронизации. Для этого используются следующая инструкция:

movff port a, postinc0

Эта инструкция осуществляет копирование содержимого порта в ОЗУ и инкремент адреса ОЗУ на единицу. Этот цикл повторяется 1024 раз. По окончанию этого цикла 128 выборок считываются из ОЗУ и отображаются на дисплее.

При кратковременном нажатии клавиши S4 – микроконтроллер переходит в режим работы с памятью и ожидает выполнения условия запуска/синхронизации, на дисплее в это время в правом углу отображается символ «R». После выполнения синхронизации, считанные 1024 сохраняются в ОЗУ, значок «R» сменяется на «S» и дисплей отображает первые 128 выборок каждого канала. При помощи клавиш S1 и S2 пользователь может прокручивать данные в пределах памяти, курсор внизу дисплея показывает - данные из какой области памяти в данный момент отображаются.

Следующее короткое нажатие на клавишу S4 – устройство снова делает выборки и сохраняет их в памяти, но на дисплее будут отображаться данные из той области памяти, которую пользователь просматривал до нажатия кнопки S4, что в некоторых случаях является полезной функцией.

При удержании клавиши S4 длительное время (услышите один звуковой сигнал) – будут произведены выборки, но дисплей будет отображать данные из начальной (первые 128 выборок) области памяти.

При удержании клавиши S4 более длительное время (два звуковых сигнала) – устройство переходит в режим отображения в реальном времени первых 128 выборок на дисплее.

При работе с прибором, если какие-то каналы не используются, их лучше соединить с «минусом» источника питания, чтобы исключить искажение данных.

В заключении, хочется отметить, что данный логический анализатор не предназначен для наблюдения и анализа сигналов с очень высокой частотой. Применение его – изучение сигналов последовательных протоколов, наблюдение сигналов «медленных» микроконтроллеров и пр.

Источник: РадиоЛоцман

Скачать архив для статьи "4-канальный логический анализатор на PIC микроконтроллере"