Che cos'è un analizzatore logico?
Un analizzatore logico è un dispositivo di misura elettronico in grado di caratterizzare e visualizzare i segnali digitali nel tempo. Un analizzatore logico viene spesso utilizzato per testare o risolvere i problemi dei circuiti elettronici digitali.
Prima di passare alle nozioni fondamentali sul funzionamento di un analizzatore logico, è necessario chiarirne la struttura di base.
Di solito, un analizzatore logico è composto da due unità principali, ovvero due analizzatori. Una parte è un analizzatore di tempi, mentre la seconda è un analizzatore di stati.
L'analizzatore di tempo
In generale, un analizzatore di tempo visualizza le informazioni nello stesso modo e nella stessa forma di un oscilloscopio. In questa forma generale, l'asse orizzontale rappresenta il tempo e quello verticale l'ampiezza della tensione. In questo caso, la visualizzazione è nel dominio del tempo perché le forme d'onda di entrambi gli strumenti dipendono dal tempo.
Il campo di digitalizzazione di un analizzatore di tempi è simile a quello di uno strumento con risoluzione verticale di 1 bit. Poiché per la risoluzione verticale è disponibile un solo bit, è possibile visualizzare due diversi stati. Alto o basso (0 o 1). In questo caso, le soglie impostate (tensione) sono valori individuali definiti dall'utente. I segnali in ingresso vengono quindi classificati come superiori alla soglia (1) o inferiori alla soglia (0).
Da questi punti campionati, l'analizzatore temporale genera un elenco di uno e zero che rappresenta un'immagine a un bit della funzione del segnale in ingresso. Questo elenco generato viene memorizzato nella memoria interna dell'unità e utilizzato per ricostruire un'immagine a un bit dell'ingresso.
L'analizzatore di stati
Uno "stato" per un circuito logico è un campione di un bus o di una linea quando i suoi dati sono validi. Considera un semplice flip-flop "D". I dati all'ingresso "D" non sono validi finché non si verifica un fronte di clock positivo. Quindi lo stato del flip-flop è quando si verifica il fronte positivo del clock.
Immagina che ci siano otto di questi flip-flop in parallelo e che siano tutti collegati allo stesso segnale di clock. Quando si verifica una transizione positiva sulla linea di clock, tutti e otto acquisiscono dati sui loro ingressi "D". Anche in questo caso, si verifica uno stato ogni volta che si verifica una transizione positiva sulla linea di clock. Queste otto linee sono analoghe al bus di un microprocessore. Se un analizzatore di stato è collegato a queste otto linee e viene istruito a raccogliere dati quando c'è una transizione positiva sulla linea di clock, l'analizzatore farà proprio questo. L'attività sugli ingressi viene rilevata dall'analizzatore di stato solo quando il clock è alto.
L'analizzatore temporale ha un clock interno per controllare il campionamento in modo che il sistema in esame venga campionato in modo asincrono. Un analizzatore di stato campiona il sistema in modo sincrono perché riceve il suo clock di campionamento dal sistema.
Un analizzatore di stato generalmente visualizza i dati in formato di elenco, mentre un analizzatore di temporizzazione visualizza i dati sotto forma di grafico a forma d'onda.
Cose fondamentali sui clock: nell'analizzatore di tempi, il campionamento viene effettuato sotto la direzione di un singolo clock interno . Questo rende le cose molto semplici. Tuttavia, nel mondo dei microprocessori, un sistema può avere più "orologi".
Supponiamo che un tecnico voglia attivare per un attimo un particolare indirizzo nella RAM e vedere quali dati vi sono memorizzati. Supponiamo che il sistema utilizzi uno Zilog Z80. Per catturare gli indirizzi dallo Z80 con un analizzatore di condizioni, l'indirizzo deve essere catturato quando la linea MREQ diventa bassa. Per catturare i dati, invece, l'analizzatore deve campionare quando la linea del ciclo di scrittura (WR) è bassa o quando il ciclo di lettura (RD) è basso. Alcuni microprocessori multiplexano dati e indirizzi sulle stesse linee. L'analizzatore deve essere in grado di inserire informazioni dalle stesse linee ma con clock diversi.
Quali tipi di analizzatori logici esistono?
Poiché l'analizzatore logico è uno degli strumenti di misura più diffusi nell'elettronica di oggi, ne esistono diverse versioni. Nel segmento di prezzo più alto si trovano dispositivi che possono funzionare autonomamente senza PC e che spesso hanno più di 34 canali logici. Per le applicazioni più semplici, di solito è sufficiente un dispositivo collegato al PC tramite il bus USB. Un produttore particolarmente esperto di analizzatori logici è l'azienda Prodigy, che fornisce a tutti i clienti un software di analisi gratuito con un'enorme libreria di protocolli analizzabili. Prodigy offre l'analizzatore logico PGY-LA-EMBD, il primo analizzatore logico del settore nella sua categoria, che consente agli ingegneri di risolvere i problemi di temporizzazione e di eseguire l'analisi simultanea dei protocolli delle interfacce I2C, SPI, UART, I3C, RFFE e SPMI nei progetti embedded. Questo permette ai progettisti di risolvere rapidamente i problemi a livello di circuito e di sistema.