Când avem nevoie de Analog Discovery și când avem nevoie de Digital Discovery?

6 NOIEMBRIE 2017

Digital Discovery este un supliment necesar dacă ați folosit Analog Discovery 2, dar rata de eşantionare a fost insuficientă, numărul de canale numerice accesibile prea mic sau zgomotele prea mari pentru a citi datele transmise cu viteze mai mari. Vedeți mai jos ce posibilități vă oferă Digital Discovery pe baza unui exemplu concret.

Digital Discovery este un dispozitiv asemănător cu Analog Discovery în ceea ce privește lucrul cu mediul WaveForms 2015, însă primul dispune numai de instrumente de lucru cu semnale numerice – analizor de stări logice, generator de semnale logice și analizor de protocol. Are posibilitatea de testare a stării stabilite a intrărilor/ieșirilor (modul static). Permite, de asemenea, crearea unei secvențe de semnale numerice cu ajutorul editorului de scripturi.
Include în structura sa un alimentator. Astfel, Digital Discovery oferă canale suplimentare, o mai mare viteză de testare și posibilități suplimentare de adaptare la necesitățile utilizatorului.

Programul WaveForms.

Analizorul de stări logice
Analizorul de stări logice din Digital Discovery folosește intrări rapide, astfel încât pentru 32 canale poate atinge o rată de eşantionare de 200MS/s, pentru 16 canale aceasta crește până la 400MS/s, iar pentru 8 canale ajunge la 800MS/s. Aceasta înseamnă o rată de eşantionare de două, patru, respectiv opt ori mai mare decât cea oferită de dispozitivul Analog Discovery 2, care are de două ori mai puține canale numerice!

Canale de intrare și de ieșire la Digital Discovery
Analizorul de stări logice din Digital Discovery are 24 de canale numerice, defi­nite drept canale de intrare. Următoarele 16 sunt canale numerice de ieșire. În acelaşi timp, Analog Discovery dispune numai de 16 canale numerice, partajate de analizorul de stări logice și de generatorul de semnale logice.

Ecranul de configurare a intrărilor/ieșirilor numerice ale Digital Discovery în programul WaveForms.

În plus, intrările și ieșirile numerice la Digital Discovery sunt într-o anumită măsură configurabile. Astfel, alimentatorul (pe lângă furnizarea alimentării) permite configurarea specificațiilor intrărilor și ieșirilor numerice, adaptându-le la sistemul testat.

Sunt posibile:

alegerea unei valori de tensiune care să definească starea logică 1 și a pragului de la care această stare va fi activă (dintre cinci valori diferite)
schimbarea valorii curentului unei anumite ieșiri sau păstrarea setărilor automate
schimbarea vitezei de creștere a semnalului de intrare.

Datorită caracteristicilor mai sus menționate, Digital Discovery este un instrument excelent pentru proiectarea de sisteme embedded.

Contorul modulului 10K cu circuit exterior de controler analogic.

Exemplu de utilizare a Digital Discovery
premisele proiectului
Proiect creat în scopul demonstrării funcționalității instrumentului Digital Discovery, care a fost descris în detaliu pe blogul firmei Digilent. În cadrul acestuia s-a folosit placa universală de 48 pini FPGA CMODA A7. Conceptul a presupus construirea unui contor care să funcționeze cu un afișaj LED cu 7 segmente. Afișajul trebuia să indice, consecutiv, numere de la 0 la 9999. În pasul următor, contorul urma să se reseteze și să reia numărătoarea.

realizarea proiectului
Placa CMOD A7 nu are integrat afișajul cu 7 segmente, de aceea în cadrul proiectului s-a folosit un circuit exterior de controler analogic. Acest lucru a implicat modificări în cod, ținând seama că, spre exemplu, catozii și anozii afișajului erau controlați de același nivel logic – prin urmare, între pinii circuitului FPGA de pe placă şi pinii afișajului au fost introduși tranzistori bipolari, îndepli­nind funcția de invertoare.
Când codul și controlerul au func­țio­nat corect, următorul pas a fost folosirea Digital Discovery. Digital Discovery este prevăzut cu 40 pini I/O, dintre care, după cum deja știm, 24 sunt intrări numerice cu acces prin soclul frontal de 32 pini. Două porturi suplimentare, conforme cu standardele PMOD, sunt plasate pe pereții laterali ai echipamentului și pot fi folosite ca intrări sau ieșiri.

Trei conectori diferiți tip şir de pini permit conectarea a până la 40 semnale.

Au fost monitorizați 11 pini, câte unul pe fiecare segment și fiecare catod. Odată conectat, a fost suficient să se înregistreze datele, folosind programul WaveForms.
Digital Discovery este reglat din fabrică pentru prelevarea a 200 de milioane de eşantioane pe secundă (MS/s), dar poate ajunge chiar la 800MS/s, ceea ce depășea simțitor posibilitățile plăcii CMOD A7. La testele următoare s-a folosit kitul Nexys 4, tactat la o frecvenţă de 100MHz. În același timp, pentru a folosi opțiunea de 800MS/s, a fost necesară folosirea adaptorului HSA și a sondelor HPS ataşate la acesta, care permiteau înregistrarea semnalelor rapid variabile. Sondele au fost conectate la Digital Discovery prin intermediul adaptorului HSA.

Conectarea ansamblului de cabluri fly-wire Digital Discovery la pinii A 7 CMOD.

Semnalele de control al afișajului au fost transmise prin doi conectori PMOD ai plăcii Nexys 4. La aceşti conectori au fost cuplate şi sondele. Pinii GND au fost scurtcircuitaţi. În acel moment a trebuit să se țină seama de faptul că terminațiile libere ale sondelor sunt prevăzute cu manșoane termocontractibile, care asigură o conexiune solidă, dar îngreunează așezarea a mai mult de trei conductori unul lângă celălalt cu pasul standard de 2.54 mm pe plăcile universale. A fost nevoie aşadar să ne arătăm creativitatea la realizarea conexiunilor.
Apoi codul a fost modificat astfel încât să lucreze cu placa Nexys 4, iar apoi a fost încărcat. Cifra unităților de pe afișajul cu patru cifre era controlată de un ceas de sistem de 100MHz. Prin urmare, cifra miilor se schimba în intervalul 0-9 cu frecvența de 10kHz. Cu siguranță, prea repede pentru a putea fi percepute de ochiul uman.

Datele înregistrate din A7.

HSP conectat la HSA.

Conectarea sondelor la Nexys 4.

Dar după efectuarea câtorva corecții în setările analizorului logic al Digital Discovery …
și înregistrarea datelor…
… au început să fie vizibile. În ilustraţia de mai sus, lotul de date din partea stângă a primului cursor roșu reprezintă datele de semnal ale segmentului cu cifra miilor activată. Apropiind cursorul, se poate observa următoarea imagine.

sumarul proiectului
Se văd clar în imaginea de mai jos semnalele de trecere ale segmentului reprezentate prin valori ale zecilor în partea de sus a magistralei, marcate prin culoarea albastră. Acestea sunt valori codificate pentru afișajul cu 7 segmente. Valoarea binară 1111000 etalonată pe segmentele GFEDCBA (segmentul activ este cel cu stare logică 0), informează despre faptul că segmentele A, B și C sunt activate și pe afișaj apare cifra 7. Examinând celelalte valori ale zecilor, se vede cum numărarea de la 0 la 9 și resetarea cu revenire la 0 se realizează într-un timp de 100μs!

Varianta mărită – Datele înregistrate de pe A7, la circa 6 Hz pentru 1 valoare de pe afișaj.

Mai jos a fost aproximat un bloc mare, alb, de date (partea din dreapta a imaginii). Acestea sunt datele afișate pe ecran atunci când se selectează cifra unităților pentru frecvența de 100 MHz.
Au fost adăugate câteva cursoare, pentru a marca intervalele. Toate cursoarele se află la distanțe de 10ns între ele, iar când privim la valoarea zecilor (marcată prin culoarea albastră în partea de sus a fiecărui cursor), aceasta este conformă cu secvența de date din imaginea anterioară.

Alegerea opțiunii 800MS/s limitează intrările la pinii 0-7.

Datele înregistrate de pe Nexys 4 care funcționează cu viteza de 100 MHz.

De data aceasta, numărarea de la 0 la 9 și resetarea cu revenire la 0 s-au realizat cu viteza de 100MHz. Între cursoare au fost opt puncte de date, de aceea trecerile dintre stări nu au fost precis definite. Poate părea că au fost înregistrate niște date incorecte, dar trebuie să reținem că, dacă datele de pe linia albastră par perturbate, înseamnă cu mai multe canale din magistrală îşi schimbă stările simultan. De asemenea, se pare că toate aceste semnale nu se schimbă în acelaşi timp.

Repartizarea între datele segmentului pentru cifra miilor şi cifra unităților.

Însă, în acest moment trebuie să ne gândim la ceva… Traseele din cupru ale plăcii de circuite imprimate Nexys 4 PCB, care leagă circuitul FPGA cu ieșirea PMOD, nu au fost proiectate pentru transmiterea de semnale rapid variabile. Înseamnă că, la aceste viteze, distanța fizică dintre conector și circuitul FPGA introduce o întârziere inevitabilă în propagarea semnalului. Această întârziere a putut fi constatată în datele înregistrate (mai sus).

Posibilitatea de a observa acest lucru este într-adevăr fantastică, mai ales pe un aparat atât de mic și compact precum Digital Discovery!

Datele segmentului pentru testarea propusă.

În rezumat, Digital Discovery este ideal pentru aplicații în care este nevoie de flexibili­tate în adaptarea domeniului de niveluri logice, de viteze mari de transmitere a datelor (de exemplu, transmisia semnalului video) sau analiza simultană a până la 32 de canale numerice.

Puteți găsi mai multe informații pe site-ul firmei

Transfer Multisort Elektronik   |     www.tme.eu

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *