../../../icons/Logo.pngPraktische Elektronik

Logikanalysatoren

Im folgenden werden Logikanalysatoren für Amateure vorgestellt.

Die vorgestellten Geräte verwenden einen Messadapter, der über den USB-Bus an einen PC angeschlossen wird. Die Bedienung und Anzeige wird per Software auf dem PC realisiert.

Professionelle Logikanalysatoren haben eine eigene Anzeige und Bedienung.

Attention attention

Elektrische Verbindung zum PC

  • Durch den USB-Bus wird eine elektrische Verbindung zum PC hergestellt. Durch fehlerhaft angeschlossene Messeingänge kann eine Spannung an die Elektronik des PCs gelangen, die diesen beschädigen kann.
  • Auch wenn der Messadapter gegen Überspannungen usw. schützt, kann der PC beschädigt werden:
  • Wenn der Masseanschluß an eine fehlerhafte Spannung (negativ oder zu hoch) angeschlossen wird, kann durch einen Kurzschluss über die geerdete Masseleitung des USB-Busses der PC beschädigt werden.
  • Zum Messen am besten einen alten PC oder einen Raspberry Pi verwenden.

Begriffe

  • Als Sample wird ein Satz von aufgezeichneten Daten bezeichnet. Der Begriff Kanäle ist synonym. Bei einem Logikanalysator sind es die Dateneingänge die parallel aufgezeichnet werden, z.B 1 Bit in Bild 1, 8 Bit oder 16 Bit.
  • Samplingrate, Sample-Rate oder Abtastrate gibt an, wie viele Samples pro Sekunde aufgezeichnet werden. In Bild 1 ist es die Taktfrequenz. Werte sind z.B 10k/s, 1M/s oder 24M/s. Professionelle Geräte haben Raten über 1G/s, d.h. es werden pro Sekunde über eine Milliarde Samples aufgezeichnet.
  • Sample Memory oder Speichertiefe beschreibt wie, viele Samples für einen Messzyklus aufgezeichnet werden können. In Bild 1 sind es acht. Übliche Werte sind 1k, (1000) 256k, 1M usw.
  • Trigger, Triggerbedingung beschreibt einen Zeitpunkt und eine Bedingung, ab wann aufgezeichnet wird.
    Wir gehen im Praktikum Logikanalysator triggern darauf ein.

Saleae

Die amerikanische Firma Saleae bietet eine Reihe von einfachen Logikanalysatoren an. Die Geräte sind für den Amateur sehr gut geeignet, einfach zu bedienen, haben allerdings auch ihren Preis.

  • Betrieb über USB am PC
  • Logic 8 (das einfachste Gerät von Saleae)
  • 8 Kanäle
  • Maximale Abtastrate 24MHz
  • Maximale Speichertiefe nur durch den Speicher (inklusive Festplatte)des PCs begrenzt.
  • Daten werden im PC aufgezeichnet, d.h. lange Sequenzen sind möglich
  • Eingang: 2,8V bis 5,5V (max ± 25V)
  • Bedienung einfach
  • Zeitmessungen / viele Möglichkeiten
  • Trigger-Logik auf Flanken und Zustände der Eingänge
  • Anzeige übersichtlich
  • Software für Windows, Mac OS X, Linux (nicht auf Raspberry Pi)
  • Preis ~ 400€

BitScope Micro

Die Firma BitScope bietet ein kleines Gerät an, dass für Bastler interessant sein kann.

  • Es will eine eierlegende Wollmichsau sein, die alles kann.
  • Es ist aber leider eine Ente, die auch alles kann - nur nicht so richtig.
BitScope.png
  • Betrieb über USB am PC
  • Allerdings wird der USB-Anschluss als serielle Schnittstelle verwendet.
  • 6 digitale Kanäle
  • Maximale Abtastrate: 40M/s
  • 200k/s fortlaufend
  • Speichertiefe: 12k
  • Daten werden nicht im PC aufgezeichnet, d.h. lange Sequenzen sind nicht möglich.
  • Eingang 2,8V bis 5,5V (max ± 10V)
  • Bedienung geht so
  • Anzeige unübersichtlich, weil Oszilloskop und Funktionsgenerator eingeschlossen sind.
  • Software für Windows, Mac OS X, Linux (Rasbberry PI)
  • Enthält auch ein 2-Kanal Digal-Oszilloskop und einen Funktionsgenerator
  • Das Oszilloskop kann zum Triggern des Logikanalysators verwendet werden
  • Preis 140€ +
  • Fazit:
  • Das BitScope Micro kann alles, leider nur nicht so richtig
  • Das Oszilloskop ist weder für Amateure noch für Ausbildungszwecke geeignet.
  • Der Funktionsgenerator ist ebenso ein Spielzeug - Für kleines Geld gibt es bessere.
  • Der Logikanalysator hat einen zu kleinen Speicher
  • Die Ente ist viel zu teuer!

FX2LP basierte Logikanalysatoren

Die ersten Logic-Geräte von Saleae verwendeten den High-Speed USB Peripheral Controller (FX2LP) von Cypress

Mit dem CY7C6801X lassen sich leicht Saleae kompatible Geräte bauen.

SaleaClone.png
  • Betrieb über USB am PC
  • 8 Kanäle
  • Maximale Abtastrate 24MHz
  • Daten werden im PC aufgezeichnet, d.h. lange Sequenzen sind möglich.
  • Eingang 2,8V bis 5,5V (max unbekannt)
  • Die Eingänge sind meistens weitgehend ungeschützt.
  • Beim Anschließen der Geräte ist Vorsicht geboten, damit weder Gerät noch der Logikanalysator beschädigt werden.
  • Freie Software PuseView von sigrok für Windows, Mac OS X, Linux (auch auf Raspberry Pi)
  • Bedienung einfach
  • Zeitmessungen / viele Möglichkeiten
  • Trigger-Logik auf Flanken und Zustände der Eingänge
  • Anzeige übersichtlich
  • Derartige Geräte nennen sich Saleae kompatibel
  • Es sind aber nur einfache Nachbauten
  • Preis ~ 20€

USB-Messgeräte

Über den USB-Bus ab Version 2.0 lassen sich bis zu 40 MByte pro Sekunde übertragen. Mit einer im Vergleich zu konventionellen Logikanalysatoren einfachen Hardware können die Daten von 8 Kanälen über den USB-Bus an einen PC übertragen werden. Die komplexen Funktionen des Logikanalysators einschließlich der Anzeige wird per Software auf dem empfangenden PC realisiert.

Oft wird der EZ-USB FX2LP Mikrocontroller von Cypress verwendet.

Die modernen Saleae-Geräte beruhen nicht auf dem FX2LP Mikrocontroller. Sie bieten z.B.:

  • mehr Logikeingänge
  • Höhere Abtastraten über USB 3
  • Schutz der digitalen Eingänge
  • zusätzliche analoge Eingänge