Jak analyzovat, měřit a dekódovat sériové protokoly osciloskopem.

Digitální analyzátory pro jednoduché dekódování.
Sériové sběrnice.
Časový průběh pro analýzu signálu.

Ve světě techniky se dnes při vývoji a výrobě sotva obejdeme bez sériových sběrnic. 

Pro jejich jednoduché dekódování můžeme použít nejrůznější digitální analyzátory. 

Co však dělat, když se dekódované zprávy zdají chybné, případně na sběrnici dochází k nějakému typu rušení, které nejsme schopni interpretovat? Odpověď je jednoduchá. Musíme signál vidět tak, jak vypadá na jeho fyzické vrstvě. To znamená vidět a zaznamenat pro analýzu jeho časový průběh. 

Moderní digitální osciloskopy to umí a osciloskopy Teledyne LeCroy toho zvládají ještě víc. 

Všechny osciloskopy Teledyne LeCroy podporují širokou paletu nástrojů měření pro automatické měření průběhu signálu. Při použití softwarového vybavení pro sériové protokoly TDME nebo TDMP získáte kromě intuitivního přístupu k dekódovaným datům možnost automaticky proměřit parametry vašeho signálu. Všechny výsledky měření lze ukládat, porovnávat a exportovat. 

Takto získaná digitální data lze v reálném čase graficky interpretovat jako analogový průběh a s ním dále pracovat. Osciloskop tak nabízí funkci DAC, která umožňuje dát do časové korelace vstupy a výstupy systému a díky tomu snadno nalézt poruchy a odladit řízení. Více naleznete v části: Převod digitální zprávy na analogové hodnoty (sériový DAC). 

Obrázek 1: Paleta nástrojů osciloskopů Teledyne LeCroy pro speciální měření na sériových sběrnicích, nabízí nejen přímý převod do jiných jednotek a měření časových parametrů mezi jednotlivými zprávami, ale také konverzi dekódované informace zpět na analogový signál, který lze dále zpracovat. 

Teledyne LeCroy má následující konvenci v názvu sériových produktů pro spouštění a dekódování, která vám sdělí, jaké funkce nabízejí jednotlivá rozšíření. "ME" nebo "MP" v názvu volitelného sériového dekodéru Teledyne LeCroy (např. CAN FDbus TDME nebo USB4-SB TDMP) odkazuje na "Měření/graf a diagram očí" nebo "Měření/Graf a testy fyzické vrstvy". 

Všechny tyto možnosti zahrnují následujících 10 měření sériové sběrnice. Možnosti testu fyzické vrstvy zahrnují měření navržená speciálně pro splnění požadavků konkrétní normy. 

Měření výkonu a časování sériové sběrnice

Tyto parametry jsou klíčové pro pochopení výkonnosti provozu digitální sběrnice. 

Bus Load vypočítá zatížení vybraných zpráv na sběrnici (jako procento z celkového počtu). 

Message Bitrate vypočítá datový tok vybraných zpráv. 

Number of Message vypočítá celkový počet zpráv v dekódování, která splňují podmínky filtru. 

Message to Message vypočítá čas od začátku první zprávy, která splňuje podmínky filtru, do začátku další zprávy ve stejném nebo jiném dekódování splňující podmínky filtru. 

Delta Message vypočítá časový rozdíl mezi dvěma zprávami na jedné dekódované sběrnici. 

Time at Message vypočítá čas od aktivace akvizicice do začátku každé zprávy, která splňuje podmínky filtru. Tyto parametry umožňují měřit a porovnávat dekódovaná digitální data se stavem druhého analogového signálu. Tato funkce je zvláště užitečná pro měření sériových dat proti hodinovému signálu nebo proti úrovni napájecí sběrnice. 

Message to Analog vypočítá čas od začátku první zprávy, která splňuje jakékoli podmínky filtru, do úrovně amplitudy/napětí na analogovém signálu. 

Analog to Message vypočítá čas od úrovně amplitudy/napětí na analogovém signálu do začátku první zprávy, která splňuje podmínky filtru. 

Převod digitální zprávy na analogové hodnoty (sériový DAC)

Sériové sběrnice často přenáší data z různých senzorů, jejichž vlastnosti lze nejlépe vidět jako analogový průběh. Tyto velmi speciální parametry umožňují "extrahovat" digitálně zakódovaná analogová data, převést je zpět na analogové hodnoty a vykreslit je jako analogový průběh (sériový DAC). 

Message to Value

Extrahuje vybrané množství dekódovaných dat a předá jako vstup pro funkce měření a matematických výpočtů. Data lze takto převést například na jiné jednotky (teplota, rychlost atd.), které je možno následovně zpracovat histogramem, funkcemi track a trend, nebo vypočtené hodnoty předat jako vstup pro další výpočty. 

View Serial Encoded Data as Analog Waveform nastaví Message to Value a vykreslení do grafu jedním krokem. 

Příklad použití DAC si můžeme představit na situaci, kdy putují po sériové sběrnici digitálně kódovaná data o otáčkách ventilátoru. Data pak můžeme extrahovat z dekódovaných sériových zpáv pomocí parametru Message to Value, převést na teplotu a poté vykreslit jako křivku ukazující kolísání teploty v průběhu času. Velkou výhodou použití funkcí TDME je, že extrahovaný analogový průběh je časově synchronní s dekódováním, což umožňuje zobrazit je vedle sebe a korelovat události. 

Kromě vykreslení extrahovaných hodnot jako grafu může Measure to Value fungovat jako "průchod" těchto hodnot do jiných parametrů měření nebo matematických funkcí. 

Osciloskopy Teledyne LeCroy s 12bitovou architekturou disponují oproti ostatním osciloskopům vyšší přesností jak pro vertikální, tak pro horizontální měření signálu. Takže s nimi dokážete detekovat a změřit i takové poruchy signálu sériových sběrnic, které by standardní dekodér nenašel. A díky softwarovém rozšíření TDME naleznete snadno a rychle potřebné korelace. 

Obrázek 2: 12bitový osciloskop Teledyne LeCroy HDO6104B poskytuje plnou podporu pro měření sériových protokolů s rošířením TDME, TDMP. 

[1] Video přehled funkcionalit osciloskopů Teledyne LeCroy

[cit. 28.11.2022]

[2] 12bitový osciloskop Teledyne LeCroy řady HDO6000

[cit. 28.11.2022]