Test an Embedded Designs

Effizientes Debuggen mit integriertem Oszilloskop

| Autor / Redakteur: Scott Davidson * / Hendrik Härter

Bild 1: Das integrierte Oszilloskop der Serie MDO3000 von Tektronix enthält sechs einzelne Instrumente in einem tragbaren Gerät.
Bild 1: Das integrierte Oszilloskop der Serie MDO3000 von Tektronix enthält sechs einzelne Instrumente in einem tragbaren Gerät. (Bild: Tektronix)

Bei Embedded-Designs ändern sich die Testanforderungen stetig. Dies hat zur Entwicklung von integrierten Oszilloskopen geführt.

Durch die zunehmende Komplexität stellen moderne Mixed-Signal-Designs eine gewisse Herausforderung für die Entwickler dar. Dies gilt besonders für Aktivitäten, wie die Optimierung des Wirkungsgrads, die Integration von drahtlosen Kommunikationsmöglichkeiten oder die Suche nach Störquellen.

Das Debugging moderner Designs erfordert das Arbeiten in einer Mixed-Domain-Umgebung, von DC bis Hochfrequenz, mit analogen und digitalen Signalen sowie seriellen und parallelen Bussen. Die Testanforderungen ändern sich bei embedded Designs stetig, was schließlich zur Entwicklung von integrierten Oszilloskopen geführt hat. Eine Umfrage unter Entwicklungsingenieuren hat ergeben, dass diese die folgenden Instrumente mehrere Male pro Monat einsetzen:

  • Digital-Voltmeter,
  • Funktionsgenerator,
  • Spektrum-Analysator,
  • Logik-Analysator,
  • Protokoll-Analysator.

Um diese Anforderungen zu erfüllen, bieten die Messtechnik-Hersteller mittlerweile integrierte Oszilloskope an, die mehrere Instrumente in einem einzigen kompakten Gerät kombinieren, das einen Einblick in den Zeit- und Frequenzbereich gewährt.

Das neueste integrierte Oszilloskop auf dem Markt ist das Tektronix MDO3000 (Bild 1), das sechs Instrumente kombiniert und das derzeit einzige unabhängige Hochfrequenzmesssystem enthält. Zu den weiteren Funktionen gehören ein Logikanalysator, ein Protokoll-Analysator, ein Arbiträr-Funktionsgenerator und ein Digital-Voltmeter. Aber wie arbeitet solch ein Instrument? Kann es wirklich eigenständige Instrumente ersetzen? Um diese Fragen zu beantworten, haben wir dieses neue integrierte Oszilloskop für einige gängige Aufgaben genutzt:

  • Suche nach einer Signalanomalie,
  • Überprüfung von seriellen und parallelen Bussen,
  • Suche nach einer Störquelle,
  • Validierung eines Schaltnetzteil-Designs.

Suche nach einer Signalanomalie

Die Entdeckung und Erfassung von Signalanomalien gehört zu den größten Herausforderungen im Debugging-Prozess. Bei der Messung von Signalen auf der Baugruppe sind manchmal kleine Abweichungen im Signal erkennbar, die selten und unerwartet auftreten, und die nicht wie digitale Signale aussehen. Mit Hilfe eines intensitätsabhängigen Displays lassen sich solche sporadischen Anomalien im Signal erkennen, sie werden aber zu kurz auf dem Display dargestellt, um sie messen zu können.

Emedded-Designs, Leistungsanalyse oder Compliance Tests

Messen mit dem Oszilloskop

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Um Signalanomalien während der Messungen zu entdecken und ein Gefühl dafür zu bekommen, wie oft diese Anomalien auftreten, verfügt das Oszilloskop über einen schnellen Aufzeichnungsmodus mit Farbabstufung. Dieser Aufzeichnungsmodus beschleunigt die Signalerfassung auf mehr als 280.000 Signale pro Sekunde. Dies ist schnell genug, um beliebige Anomalien erfassen zu können. In Bild 2 ist die Temperaturabstufung auf dem Display dargestellt, bei der häufig auftretende Signale in Rot und seltene Signale dagegen in Blau anzeigt werden. Hier sind in dem digitalen 3,3-Volt-Signal gelegentliche schmale Pulse oder Störimpulse sichtbar. Diese Pulse mit einer Amplitude von etwa 1 Volt erscheinen in blauer Farbe. In einem nächsten Schritt lassen sich diese Pulse mit einer Runt-Triggerung isolieren und erfassen.

Wie oft treten solche kleinen Pulse auf? Die Bedienelemente auf der Frontplatte ermöglichen einen Zugriff auf manuelle und automatische Signal-Navigationstools mit Funktionen wie Verschieben und Zoom, mit denen sich selbst lange Aufzeichnungen untersuchen lassen. Eine manuelle Navigation durch lange Signalaufzeichnungen ist anstrengend und fehleranfällig. Die interessanten Ereignisse können beim manuellen Scrollen durch Millionen von Datenpunkten leicht übersehen werden. Wie kann der Anwender nun sicher sein, dass er bei dieser manuellen Suche alle relevanten Ereignisse auch findet?

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