Ako analyzovať, merať a dekódovať sériové protokoly osciloskopom.

Digitálne analyzátory na jednoduché dekódovanie.
Sériové zbernice.
Časový priebeh pre analýzu signálu.

Vo svete techniky sa dnes pri vývoji a výrobe sotva zaobídeme bez sériových zberníc.

Pre ich jednoduché dekódovanie môžeme použiť najrôznejšie digitálne analyzátory.

Čo však robiť, keď sa dekódované správy zdajú chybné, prípadne na zbernici dochádza k nejakému typu rušenia, ktoré nie sme schopní interpretovať? Odpoveď je jednoduchá. Musíme signál vidieť tak, ako vyzerá na jeho fyzickej vrstve. To znamená vidieť a zaznamenať na analýzu jeho časový priebeh.

Moderné digitálne osciloskopy to vedia a osciloskopy Teledyne LeCroy toho zvládajú ešte viac.

Všetky osciloskopy Teledyne LeCroy podporujú širokú paletu nástrojov meraní na automatické meranie priebehu signálu. Pri použití softvéru pre sériové protokoly TDME alebo TDMP získate okrem intuitívneho prístupu k dekódovaným dátam možnosť automaticky premerať parametre vášho signálu. Všetky výsledky meraní možno ukladať, porovnávať a exportovať.

Takto získané digitálne dáta možno v reálnom čase graficky interpretovať ako analógový priebeh a s ním ďalej pracovať. Osciloskop tak ponúka funkciu DAC, ktorá umožňuje dať do časovej korelácie vstupy a výstupy systému a vďaka tomu ľahko nájsť poruchy a odladiť riadenie. Viac nájdete v časti: Prenos digitálnej správy na analógové hodnoty (sériový DAC).

Obrázok 1: Paleta nástrojov osciloskopov Teledyne LeCroy pre špeciálne merania na sériových zberniciach, ponúka nielen priamy prevod do iných jednotiek a meranie časových parametrov medzi jednotlivými správami, ale tiež konverziu dekódovanej informácie späť na analógový signál, ktorý možno ďalej spracovať.

Teledyne LeCroy má nasledujúce konvencie v názve sériových produktov pre spúšťanie a dekódovanie, ktoré vám oznámia, aké funkcie ponúkajú jednotlivé rozšírenia. "ME" alebo "MP" v názve voliteľného sériového dekodéru Teledyne LeCroy (napr. CAN FDbus TDME alebo USB4-SB TDMP) odkazuje na "Meranie/graf a diagram očí" alebo "Meranie/Graf a testy fyzickej vrstvy".

Všetky tieto možnosti zahŕňajú nasledujúcich 10 meraní sériovej zbernice. Možnosti testovania fyzickej vrstvy zahŕňajú merania osobitne navrhnuté na splnenie požiadaviek konkrétnej normy.

Meranie výkonu a časovanie sériovej zbernice

Tieto parametre sú kľúčové pre pochopenie výkonnosti prevádzky digitálnej zbernice.

Bus Load vypočíta zaťaženie vybraných správ na zbernici (ako percento z celkového počtu).

Message Bitrate vypočíta dátový tok vybraných správ.

Number of Message vypočíta celkový počet správ v dekódovaní, ktoré spĺňajú podmienky filtra.

Message to Message vypočíta čas od začiatku prvej správy, ktorá spĺňa podmienky filtra, do začiatku ďalšej správy v rovnakom alebo inom dekódovaní spĺňajúcom podmienky filtra.

Delta Message vypočíta časový rozdiel medzi dvoma správami na jednej dekódovanej zbernici.

Time at Message vypočíta čas od aktivácie akvizície do začiatku každej správy, ktorá spĺňa podmienky filtra. Tieto parametre umožňujú merať a porovnávať dekódované digitálne dáta so stavom druhého analógového signálu. Táto funkcia je obzvlášť užitočná na meranie sériových dát proti hodinovému signálu alebo proti úrovni napájacej zbernice.

Message to Analóg vypočíta čas od začiatku prvej správy, ktorá spĺňa akékoľvek podmienky filtra, do úrovne amplitúdy/napätia na analógovom signále.

Analóg to Message vypočíta čas od úrovne amplitúdy/napätia na analógovom signále do začiatku prvej správy, ktorá spĺňa podmienky filtra.

Prevod digitálnej správy na analógové hodnoty (sériový DAC)

Sériové zbernice často prenášajú dáta z rôznych senzorov, ktorých vlastnosti možno najlepšie vidieť ako analógový priebeh. Tieto veľmi špeciálne parametre umožňujú "extrahovať" digitálne zakódované analógové dáta, previesť ich späť na analógové hodnoty a vykresliť ich ako analógový priebeh (sériový DAC).

Message to Value

Extrahuje vybrané množstvo dekódovaných dát a odovzdá ako vstup pre funkcie merania a matematických výpočtov. Údaje možno takto previesť napríklad na iné jednotky (teplota, rýchlosť atď.), ktoré je možné následne spracovať histogramom, funkciami track a trend, alebo vypočítané hodnoty odovzdať ako vstup pre ďalšie výpočty.

View Seriál Encoded Data as Analog Waveform nastaví Message to Value a vykreslenie do grafu jedným krokom.

Príklad použitia DAC si môžeme predstaviť na situácii, keď putujú po sériovej zbernici digitálne kódované dáta o otáčkach ventilátora. Dáta potom môžeme extrahovať z dekódovaných sériových spáv pomocou parametra Message to Value, previesť na teplotu a potom vykresliť ako krivku ukazujúcu kolísanie teploty v priebehu času. Veľkou výhodou použitia funkcií TDME je, že extrahovaný analógový priebeh je časovo synchrónny s dekódovaním, čo umožňuje zobraziť ich vedľa seba a korelovať udalosti.

Okrem vykreslenia extrahovaných hodnôt ako grafu môže Measure to Value fungovať ako "priechod" týchto hodnôt do iných parametrov merania alebo matematických funkcií.

Osciloskopy Teledyne LeCroy s 12-bitovou architektúrou disponujú oproti ostatným osciloskopom vyššou presnosťou ako pre vertikálne, tak aj pre horizontálne merania signálu. Takže s nimi dokážete detegovať a zmerať aj také poruchy signálu sériových zberníc, ktoré by štandardný dekodér nenašiel. A vďaka softvérovému rozšíreniu TDME nájdete ľahko a rýchlo potrebné korelácie.

Obrázok 2: 12-bitový osciloskop Teledyne LeCroy HDO6104B poskytuje plnú podporu pre meranie sériových protokolov s rozšírením TDME, TDMP.

[1] Video prehľad funkcionalít osciloskopov Teledyne LeCroy

[cit. 28.11.2022]

[2] 12-bitový osciloskop Teledyne LeCroy série HDO6000.

[cit. 28.11.2022]