Instalarea și utilizarea analizorului logic FX2LP

Cum se instalează aplicația PulseView și cum se utilizează cu un analizor logic de 8 canale pe Windows.

Analizorul logic este un dispozitiv electronic ce înregistrează și afișează mai multe semnale dintr-un circuit digital. Datele înregistrate pot fi procesate de o aplicație software și afișate pe grafice de timp în scopul identificării tipurilor de semnale. De asemenea, se pot face decodări ale protocoalelor de comunicație uzuale (de exemplu: I2C, SPI, CAN, UART etc.).

Unul din cele mai accesibile analizoare logice, dar și cu performanțe destul de bune, este dispozitivul bazat pe platforma Cypress EZ-USB® FX2LP™. Acestea sunt microcontrollere cu interfață USB 2.0 și un port programabil de uz general. Proiectate mai ales pentru interfețe USB la diverse porturi paralele (ATA, EPP, PCMCIA, UTOPIA), microcontrollerele din seria CY7C68013A pot trimite pe portul USB starea logică a maximum 8 semnale diferite.

Acest articol prezintă procedura de instalare a unui astfel de analizor logic pe Windows și modul de utilizare a aplicației PulseView pentru vizualizarea semnalelor digitale și analizarea protocoalelor.

Analizorul logic FX2LP

Microcontroller-ul CY7C68013A este folosit la multe analizoare logice. Cele mai populare sunt dispozitivele produse de Saleae și USBee. Diferența de preț este semnificativă în comparație cu analizorul prezentat în acest articol (peste 300 USD, față de 10 USD). Analizoarele de la Saleae și USBee au și alte avantaje. Vin la pachet cu software, iar portul de intrare este protejat electrostatic prin circuite speciale. Versiunile chinezești nu sunt livrate cu software, iar în loc de protecție electrostatică au un integrat 74HC245. Și acesta oferă un nivel de protecție și realizează conversia semnalelor de intrare la tensiunea de 3,3 V.

Placa de circuit a analizorului logic

Știind ce integrate folosește, putem afla câteva informații utile. De exemplu, integratul 74HC245 - mai exact versiunea LVC245A folosită de aceste dispozitive - se alimentează la 3,3 V. Dar intrările suportă tensiuni maxime de până la 5,5 V (conform datasheet-ului). Timpii de comutație ai integratului LVC245A sunt de ordinul nanosecundelor, deci nu ar trebui să limiteze rata maximă de eșantionare a microcontroller-ului.

Deci, specificațiile analizorului sunt următoarele:

• intrări digitale: 8
• rata maximă de eșantionare: 24 MHz
• nivel tensiune semnal: 0...5,5 V (nivelele peste 2 V sunt considerate logic "1")
• conexiune PC: port USB 2.0

Pentru vizualizarea semnalelor pe computer poți folosi aplicația gratuită PulseView. Este un software cu sursă deschisă, ce rulează pe toate sistemele de operare. Pentru a rula, aplicația are nevoie de Visual C++ 2010 Redistributable Package (se alege conform cu platforma pe care este construit PulseView; dacă acesta este pe 32 biți vei instala x86, altfel x64). Pe un sistem de operare actualizat la zi nu trebuie să mai instalezi aceste pachete.

Instalează aplicația cu setările implicite, dar nu o lansa încă. Conectează analizorul la portul USB. În meniul Start, o dată cu instalarea PulseView, a apărut Zadig (PulseView). Acesta permite instalarea unui driver generic pentru dispozitive USB, astfel încât alte aplicații să poate comunica cu acele dispozitive. Lansează Zadig (cu permisiuni de administrator).

Instalare driver pentru analizorul logic

Neavând driver, dispozitivul ar trebui să fie detectat de Zadig. Tot ce rămâne de făcut este să apeși butonul Install Driver. Dacă dispozitivul nu apare în caseta de selectare, în meniul Options vei găsi List All Devices. Utilizează cu mare atenție această opțiune, deoarece poți înlocui drivere ale altor dispozitive USB, care nu vor mai funcționa.

Ca măsură de precauție poți verifica ID-urile USB ale analizorului în Device Manager. Instalează driver-ul numai dacă aceste ID-uri corespund cu cele afișate în fereastra Zadig. Acestea pot fi 0925:3881, 08a9:0005, dar și altele.

Verificare USB ID în Device Manager

Instalarea driver-ului poate dura uneori până la 5 minute. Ți se poate solicita să repornești calculatorul. Dacă nu e cazul de repornire, recomandat ar fi măcar să deconectezi și apoi să reconectezi analizorul la portul USB pentru a vedea dacă driver-ul se aplică dispozitivului (va apărea în Device Manager la Universal Serial Bus devices).

Acum poți lansa PulseView. În funcție de configurația scrisă în EEPROM-ul analizorului, acesta va fi detectat ca Saleae, USBee sau altele. Dacă fereastra principală a PulseView arată la dispozitiv orice altceva decât Demo Device, înseamnă că analizorul a fost detectat și îl poți folosi.

Fereastra principală PulseView

În cazul în care dispozitivul nu a fost detectat, apasă pe săgeata din dreapta Demo Device și alege Connect to Device.... În ferestra de căutare vei alege driver-ul fx2lafw, interfața USB și vei scana dispozitivele. Dacă dispozitivul este conectat va apărea în listă și îl poți selecta pentru a începe.

Conectare la analizor

Analizoarele sunt livrate cu un set de 10 fire de conexiune (dupont). Se recomandă să le conectați la portul de intrare conform culorilor utilizate de PulseView, chiar dacă firul de masă ar trebui să fie cel negru. Culorile pot fi schimbate în PulseView, dar orice sesiune nouă le va reseta.

Portul de intrare al analizorului logic

După conectarea analizorului la linia de masă și la liniile de semnal de analizat, lansează PulseView și selectează numărul de eșantioane (samples) și rata de eșantionare. Dacă vei așeza cursorul mouse-ului peste una din cele două căsuțe, PulseView va afișa timpul total de eșantionare. Rata de eșantionare se alege de cel puțin 4-5 ori mai mare decât frecvența presupusă a semnalelor de analizat.

După conectarea liniilor de semnal de testat și configurarea PulseView, poți apăsa butonul Run (stânga sus, în PulseView). Eșantionarea va începe și vei vedea semnalul pe un grafic de timp. Folosind mouse-ul poți muta și redimensiona graficul. Folosind butoanele de pe bara de unelte se pot adăuga marcaje de timp pentru a măsura diverse perioade/frecvențe și poți adăuga un decodor de protocol. Decodoarele de protocol trebuie configurate cu liniile de semnal care intră în alcătuirea protocolului și eventual alți parametri specifici protocolului.

Modificare linie semnal și setare declanșatori

Eșantionarea poate fi declanșată automat de modificarea stării logice a unei linii conectate la portul analizorului. Pentru a utiliza această caracteristică, dă click pe numele semnalului în partea din stânga. Vei găsi acolo opțiuni pentru redenumirea liniei, modificarea culorii și setarea unui declanșator pe acel semnal (trigger). În această situație vei apăsa butonul Run, dar înregistrarea semnalelor nu va începe decât după îndeplinirea condiției de declanșare.

Vizualizare protocol I2C

Exemplul de mai sus arată un semnal I2C decodat în PulseView.

La final, câteva link-uri utile:

• Utilizatorii de Linux (Ubuntu) pot urma instrucțiunile din acest articol (în engleză) pentru a instala PulseView: Script to compile and install PulseView on Ubuntu. Important: actual PulseView este disponibil în format AppImage pentru Linux, deci nu mai este nevoie de compilare din surse.
• Analizorul logic la Banggood (China): USB Logic Analyzer 24M 8CH Microcontroller ARM FPGA Debug Tool.
• Analizorul logic la Optimus Digital (magazin românesc): Analizor Logic cu 8 Canale Compatibil cu Saleae.