Analizador lógico

Un analizador lógico es un instrumento electrónico que captura y muestra múltiples señales lógicas de un sistema o circuito digital . Un analizador lógico puede convertir la captura en diagramas de temporización , decodificaciones de protocolo, trazas de máquinas de estado , códigos de operación o correlacionar códigos de operación con software de nivel fuente. Los analizadores lógicos cuentan con capacidades de activación avanzadas y son útiles cuando un usuario necesita visualizar las relaciones de temporización entre múltiples señales en un sistema digital. ^{[ 1 ]}

Actualmente, existen tres categorías distintas de analizadores lógicos disponibles en el mercado:

• Los analizadores lógicos modulares (AL) constan de un chasis o unidad central y módulos de analizador lógico. ^{[ 2 ]} La unidad central/chasis contiene la pantalla, los controles, el ordenador de control y múltiples ranuras donde se instala el hardware de captura de datos. Cada módulo tiene un número específico de canales, y se pueden combinar varios módulos para obtener un número muy elevado de canales. Si bien los analizadores lógicos modulares suelen ser más caros, la posibilidad de combinar varios módulos para obtener un alto número de canales y su rendimiento generalmente superior justifican su precio. Para los analizadores lógicos modulares de gama alta, el usuario suele tener que proporcionar su propio ordenador anfitrión o adquirir un controlador integrado compatible con el sistema. ^{[ 3 ]}

• Los analizadores lógicos portátiles ^{[ 4 ]} , a veces denominados analizadores lógicos independientes, integran todo en un solo paquete, con opciones instaladas de fábrica. Si bien los analizadores lógicos portátiles suelen tener un rendimiento inferior al de sus homólogos modulares, a menudo son utilizados para la depuración de propósito general por usuarios que buscan optimizar costos.
• Los analizadores de lenguaje basados ​​en PC . El hardware se conecta a una computadora mediante USB o Ethernet y transmite las señales capturadas al software instalado en la computadora. Estos dispositivos suelen ser mucho más pequeños y económicos, ya que utilizan el teclado, la pantalla y la CPU de la computadora.

Un analizador lógico puede activarse ante una secuencia compleja de eventos digitales y, a continuación, capturar una gran cantidad de datos digitales del sistema bajo prueba (SUT).

Cuando los analizadores lógicos comenzaron a utilizarse, era común conectar cientos de "pinzas" a un sistema digital. Posteriormente, se empezaron a usar conectores especializados. La evolución de las sondas de los analizadores lógicos ha dado lugar a un formato común compatible con múltiples fabricantes, lo que ofrece mayor libertad a los usuarios finales. Introducida en abril de 2002, la tecnología sin conectores (identificada por varias marcas comerciales específicas de cada fabricante: Compression Probing, Soft Touch, D-Max) se ha popularizado. Estas sondas proporcionan una conexión mecánica y eléctrica duradera y fiable entre la sonda y la placa de circuito impreso, con una carga inferior a 0,5 a 0,7 pF por señal.

Una vez conectadas las sondas, el usuario programa el analizador con los nombres de cada señal y puede agrupar varias señales para facilitar su manipulación. A continuación, se selecciona un modo de captura: el modo de "temporización", donde las señales de entrada se muestrean a intervalos regulares según una fuente de reloj interna o externa, o el modo de "estado", donde una o más señales se definen como "relojes" y se toman datos en los flancos ascendentes o descendentes de estos relojes, utilizando opcionalmente otras señales para identificarlos.

Una vez seleccionado el modo, se debe establecer una condición de activación . Esta condición puede variar desde algo sencillo (como activarse con el flanco ascendente o descendente de una sola señal) hasta algo muy complejo (como configurar el analizador para decodificar los niveles superiores de la pila TCP/IP y activarse con un paquete HTTP específico).

En este punto, el usuario configura el analizador en modo "ejecutar", ya sea para que se active una sola vez o para que se active repetidamente.

Una vez capturados los datos, se pueden visualizar de diversas maneras, desde las más sencillas (mostrando formas de onda o listados de estado) hasta las más complejas (mostrando el tráfico del protocolo Ethernet decodificado). Algunos analizadores también pueden operar en modo de comparación, donde comparan cada conjunto de datos capturado con un conjunto de datos registrado previamente y detienen la captura o notifican visualmente al operador cuando coinciden o no. Esto resulta útil para pruebas empíricas a largo plazo. Los analizadores más recientes incluso pueden configurarse para enviar por correo electrónico una copia de los datos de la prueba al ingeniero cuando se activa correctamente.

Muchos diseños digitales, incluidos los de circuitos integrados , se simulan para detectar defectos antes de la fabricación del dispositivo. La simulación suele proporcionar visualizaciones de análisis lógico. A menudo, la lógica discreta compleja se verifica simulando entradas y probando salidas mediante escaneo de límites . Los analizadores lógicos pueden descubrir defectos de hardware que no se detectan en la simulación. Estos problemas suelen ser demasiado difíciles de modelar en la simulación, o requieren demasiado tiempo para simularse y, con frecuencia, abarcan múltiples dominios de reloj.

Los arreglos de puertas programables en campo se han convertido en un punto de medición común para los analizadores lógicos y también se utilizan para depurar el circuito lógico.

Los analizadores lógicos también son muy útiles para analizar protocolos serie, como I2C , SPI o UART , ya que permiten capturar largas secuencias lógicas que muestran uno o varios fotogramas de comunicación. Generalmente, el software del analizador lógico también interpreta la capa de protocolo, lo que facilita la depuración del firmware.

Con la aparición de la computación digital y los circuitos integrados en la década de 1960, ^{[ 5 ]} surgieron nuevos y complejos problemas que los osciloscopios no podían manejar. Por primera vez en la historia de la computación, se hizo esencial visualizar simultáneamente un gran número de señales. Las primeras soluciones intentaron combinar el hardware de varios osciloscopios en un solo paquete, pero la saturación de la pantalla, la falta de una interpretación precisa de los datos y las limitaciones de la medición hicieron que esta solución fuera solo marginalmente útil.

El analizador lógico HP 5000A, presentado en la edición de octubre de 1973 de la revista Hewlett-Packard Journal , fue probablemente el primer instrumento disponible comercialmente en denominarse "analizador lógico". Sin embargo, el HP 5000A estaba limitado a dos canales y presentaba la información mediante dos filas de 32 LED . El primer instrumento verdaderamente paralelo fue el HP 1601L de doce canales, que se conectaba a los osciloscopios de la serie HP 180 y utilizaba la pantalla del osciloscopio para presentar 16 filas de palabras de 12 bits como 1 y 0. Fue presentado en la edición de enero de 1974 de la revista Hewlett-Packard Journal . ^{[ 6 ]}

Los osciloscopios de señales mixtas combinan la funcionalidad de un osciloscopio de almacenamiento digital con la de un analizador lógico. Entre sus ventajas se incluyen la capacidad de visualizar señales analógicas y digitales simultáneamente en el tiempo, y de activar la señal digital o analógica y capturar la otra. Algunas limitaciones de los osciloscopios de señales mixtas son que no capturan datos en modo de estado, tienen un número limitado de canales y no ofrecen la profundidad analítica ni la información detallada de un analizador lógico.

• Analizador de bus

• Cómo familiarizarse con los analizadores lógicos - Keysight