Digital-Oszilloskope Fehler in eingebetteten Systemen aufspüren

Mit dem rapiden Einsatz von Microcontrollern ist es notwendig geworden, schnell Fehler in Schaltungen aufzuspüren, die sowohl über schnelle als auch langsame serielle Datenströme verfügen. Wir zeigen Ihnen, wie Signale erfasst oder Probleme behoben werden können.

Anbieter zum Thema

EBV Elektronik GmbH & Co. KG

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

IBR Leiterplatten GmbH & Co. KG

LeCroy Corporation

Teledyne GmbH

Seit einigen Jahren werden Mixed-Signal-Oszilloskope mit vier Eingangskanäle sowie jeweils 8-Bit-ADCs eingesetzt, um analoge Signale zu erfassen und bis 36 Eingänge für digitale Busse. Mittlerweile können einige Oszilloskope schnelle serielle Multi Gigabit/s Datenströme erfassen und testen.

Dazu muss nur noch ein Messgerät eingesetzt werden, anstatt ein langsames Oszilloskop zum Dekodieren von I2C, SPI oder RS232, einen Logic Analyzer zum Testen der Adress-/Datenbusse und ein Hochgeschwindigkeits-Oszilloskop für Jitter/Augendiagramm-Tests an schnellen Daten.

Vorteile beim Einsatz nur eines Messgerätes

Der Hauptvorteil beim Einsatz nur eines Messgeräts ist das einfachere Triggern auf Ereignisse, Probleme werden schneller erkannt und eine höhere Zuversicht in das Produkt, wenn die Tests erfolgreich sind. Bei Mikrocontrollern in Embedded-Systemen handelt es sich meist um 8-Bit-Bauteile. Zusätzlich zu den Adress- und Datenleitungen muss der Anwender den Status von Freigabe, Takt oder weiterer digitaler Level testen. Auf diese Weise wird meist ein System bevorzugt, das mit 18 digitalen Kanälen umgehen kann. Gleiches gilt für 16-Bit-Systeme, in denen dann 36 digitale Kanäle optimal sind.

In einigen Fällen muss der Entwickler nur das hohe/niedrige Spannungslevel betrachten und das Timing aller Kanäle prüfen. Da digitale Signale immer schneller und komplexer werden, sollten auch die analogen Eigenschaften, wie Anstiegszeit, Überschwingen oder Nachschwingen untersucht werden. In einem anderen Fall ist es von grossem Interesse herauszufinden, wie optimal auf eine Kombination in der Beschaffenheit von digitalen und analogen Signalen getriggert werden kann oder ein Triggerereignis durch einen bestimmten digitalen Zustand im Bus vorzuqualifizieren ist.

Im Bild 2a ist die Vorgehensweise zum Aufsetzen eines Logik-Triggers mit bis zu 41 Eingängen dargestellt. Der Anwender kann für die Logik High, Low, Don’t Care oder Any Edge für jeden der Eingangssignale vorgeben. Dazu kann eine Untergruppe spezifiziert werden, wie eine bestimmte Adresse oder ein Datenwert um dem Oszilloskop dann mitzuteilen, auf einen bestimmten Bus-Wert zu triggern (Bild 2b).

Wenn der Trigger aufgesetzt ist, kann sowohl das analoge, wie auch das digitale Signal betrachtet werden. Das analoge Signal wird auf normale Art und Weise durch Inbetriebnahme der Kanäle 1 bis 4 dargestellt.

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