logic analyzer

[hacker]

Hallo zusammen,

nachdem ich momentan in der Uni VHDL lerne, will ich das ganze auch praktisch einmal anwenden. Daher hab ich mir ein neues Projekt vorgenommen, was mich sicherlich die nächsten Monaten beschäftigen wird.

Und zwar will ich mir ein Logic Analyzer bauen. Folgende Requirements hab ich mir mal vorgenommen.

* 16 channels
* timing mode sample rate: up tp 100MHz
* state mode sample rate: up to 100MHz
* sample buffer: 256kb x 16
* sample compression: e.g. only save changes
* noise, glitch filter
* trigger capability:
	- edges: rising, falling, either (multiple channels, any combination)
	- words: specific logic patterns
	- bus value: equal, not equal, less than, greater than, in range, not in range
	- counter, timer
	- external signal
* pre/post trigger (ringbuffer for sampling)
* threshold voltage for probing set by user, fabricated values for TTL, CMOS, ECL...,
	- always 8 channels have the same threshold
		>> you can measure two different signal levels
* USB interface
* bus powered
* signal "usb power", "la armed" and "la triggerd"
* software pc in language java
* interpreted protocols: RS232, I2C, SPI

Ich hab mir auch schon jede Menge Bauteile rausgesucht für die Schaltung. Zum Einsatz werden kommen:

* FPGA von XILINX Spartan-3 Reihe + zugehöriger Platform PROM
* FT245R für die USB Verbindung
* IS61LV25616AL von ISSI als Sample Buffer
* LM1086 3,3V Regler
* LF25CDT 2,5V Regler
* FAN1112 1,2V Regler

Bisschen kniffliger wird es mit dem Eingang. Um möglichst viele Logikfamilien messen zu können, bedarf es einer anpassbaren Eingangsstufe.
Diese werde ich mit Komparatoren mit einstellbaren Threshold Spannungen realisieren. Hier für hab ich mich für die zwei Bauelemente entschieden:

* MAX964 Komparator
* TLV5626 8bit Dual SPI DAC


Was ich mir noch nicht im klaren bin, was zwischen den Probes und den Komparatoren kommt.
Ich will auf jeden Fall um ECL zur Übertragung rumkommen. Ziel ist es den ganzen Logic Analyzer (LA) auf Zigarettenschachtelgröße zu bekommen und quasi das Probekabel mit den vielen kleinen Probes dran direkt an den LA zu bekommen (max. Kabellänge 25 cm?) um eine Übertragung über längere Distanzen zu vermeiden.

Ist natürlich die Frage bei den angepeilten 100MHz was da noch zur Kompensierung vor die Komparatoren hin muss...?



Nun ist Eure Meinung gefragt.




Viele Grüße,
hacker

[Feuerring]

schau mal hier:
MiniLA
Version MockUp

Gruss Ralf

[PICture]

Hallo!

Sorry, aber für mich haben die fast endlose Diskusionen ohne Endergebnis zum Nachbauen leider keinen Sinn.

MfG

[hacker]

@PICture

Auch wenn du es als "ergebnislose Diskusion" abstempelst, hab ich fest vor, mir so einen LA zu bauen.
Hintergrund ist eine VHDL Vorlesung an der Uni, welche ich besuche. Und ich hasse die reine Theorie. Daher will auch praktisch an die Sache mich wagen. Desweiteren will ich eigentlich kein fertiges Starter Board kaufen, da zu viel Schnickschnack dabei ist. Vor allem will ich auch wissen, wie man so ein Chip hardwaretechnisch anschließt und verbaut. Nicht einfach nur VHDL schreiben.
Das ist so der Ursprung dieses Projektes.

Ich hab mich in den letzten Wochen extrem viel durch Datenblätter gewühlt und das mach ich sicherlich nicht umsonst.

Bisher hab ich noch jedes mir vorgenommene Projekt erfolgreich beendet!


Was muss ich tun, um dich zu überzeugen, dass dieses Projekt mit aller Wahrscheinlichkeit und Ergebnis zum Nachbauen besitzten wird?


Grüße,
hacker

[Feuerring]

@hacker

> Was muss ich tun, um dich zu überzeugen, dass dieses Projekt mit aller
> Wahrscheinlichkeit und Ergebnis zum Nachbauen besitzen wird?

ein vorzeigbares Ergebnis ?

[PICture]

@ hacker

Sorry, aber meine o.g. Aussage bezieht sich ausschlesslich auf o.g. Link.

Um wirklich etwas gutes zu entwickeln ist selbstverständlich sachliche Diskussion notwendig.

Als grösstes Problem scheint mir Anpassung des LA's auf diverse Versorgungsspannungen der Logikschaltungen zwischen 2 bis 18 V zu sein. Hier werden angeblich umschaltbare von Logikschaltung versorgte CMOS OC Treiber als Pegelwandler optimal.

In jeden Fall werde ich diesen Thread aufmerksam verfolgen und versuchen, wenn ich könnte, dir bei Hardwareproblemen immer helfen.

Also viel Erfolg bei Realisierung deines anspruchsvolles Vorhabens.

MfG

[hacker]

Hallo,

anbei ist ein erster Entwurf der Schaltung. Es fehlt unter anderem noch:

- Quarz
- externer Takt von DUT (Device under test)
- 5V Regler
- Micro USB Buchse
- jede Menge Abblock und Stabilisierungs Kondensatoren

und der komplette Teil vor den Komparatoren. Da brauch ich eine analoge Stufe, welche mir wirklich meine gewünschten 100MHz auch sauber zum Komparator bringt. Überspannungsschutz soll diese auch beinhalten!

Auf die zu messenden Signalstandards hab ich mich jetzt bis max. 5V Pegel festgelegt. Alles andere erfordert erhöhten Aufwand und brauch ich auch nicht.


Grüße,
hacker


Bild hier  

[hacker]

Hallo zusammen,

aufgrund vieler harten Prüfungen musste ich das Projekt die letzten Monate ruhen lassen. Nun wird aber wieder durchgestartet!

Und zwar hänge ich noch an den Eingängen des Logic Analyzers. Mit schnellen Komperatoren und einem DAC kann ich die Logikfamilie wählen, welche gemessen werden soll (max. 5V, mehr brauch ich für meine Heimanwendungen nicht).

Bild hier  

Das ganze sollte im Idealfall 100MHz Rechteck Signale aufzeichnen können. Wenns bisschen drunter ist, ists auch nicht schlimm.

Ich hab folgende Fragen:

1) Brauch ich noch ein Überspannugnsschutz auf Eingangseite? Auf eine aktive Eingangsverstärkerstufe werde ich verzichten. Das ist mir zu viel Aufwand. Die Probe Kabellänge wird nicht länger als 20cm sein. Das wird ein kleines USB Gerät, welches direkt an die Schaltung geklemmt wird.
2) Ich brauche auf Ausgangsseite eine Pegelwandlung von 5V auf 3,3V. Muss aber aufgrund den 100MHz schnell sein. Folgende Möglichkeiten:
a) Spannungsteiler
b) Längswiderstand
c) 74HC4050 o.Ä.

Wie würdet ihr das machen?

Grüße,
hacker

[lokirobotics]

Hallo Hacker,

da hast du dir ein sportliches Projekt vorgenommen.
Hast du schon Erfahrungen mit solch hohen Frequenzen? Solch hochfrequente Signale werden nicht nur vor den Komparatoren Schwierigkeiten bereiten, sondern auch auf der Leiterplatte.
Wie überprüfst du, ob das, was durch deine Eingänge reinkommt auch wirklich so im Speicher landet?
Nicht, dass ich dir das nicht zutrauen würde, aber zum VHDL üben ist solch ein ausgewachsener LA vielleicht ein wenig Overkill?!

Ich würde dir auf jeden Fall erst einmal die Lektüre der Tektronix "Logic Analyzer Fundamentals" und "Logikanalyse" von Niermann und Krecker (Vogel-Fachbuch 1986, gibt's für 3,50€bei Amazon) empfehlen. Da stehen sehr viele wichtige Grundlagen etc. drin.

Im Timing-Mode brauchst du für 100MHz Signale z.B. schon mindestens einen 200MHz Takt. RS232 kannst du mit den von dir festgelegten max. +5V gar nicht untersuchen.

Vielleicht wäre es besser, erstmal einen "kleinen" LA zu realisieren, daran zu lernen und sich dann an das große Gerät zu wagen. 20MHz im Timing-Mode dürften für die meisten µC-Projekte ausreichend sein. Solch ein Gerät ließe sich auch noch mit vertretbarem Aufwand testen (Stichwort Arbiträrgenerator).

Ich werd dieses Thema mal abbonieren und bin gespannt, wie du dein Vorhaben umsetzt.

[PICture]

Hallo!

@ hacker

Ich muss leider dem lokirobotics zustimmen.

Wenn jemand über 100 MHz Rechtecksignale redet, sehe ich gleich analog 1 GHz und ohne ausreichender praktischer HF Erfahrung würde ich es gar nicht anfangen.