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PC-Oszilloskop Wie sich serielle Busse mit dem PicoScope dekodieren und protokollieren lassen

Autor / Redakteur: Klaus Höing * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Serielle Busse lassen sich mit dem PicoScope analysieren. Das Mixed-Signal-Oszilloskop wird über USB 3.0 an einem PC angeschlossen und die Auswertung erfolgt über die mitgelieferte Software.

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Serielle Busse dekodieren und analysieren: Mit dem PicoScope und einem Rechner, auf dem die Software PicoScope 6 läuft, lassen sich die Datenpakete untersuchen.
Serielle Busse dekodieren und analysieren: Mit dem PicoScope und einem Rechner, auf dem die Software PicoScope 6 läuft, lassen sich die Datenpakete untersuchen.
(Bild: dataTec)

Serielle Kommunikationsbusse werden immer öfter in modernen Designs verwendet. Mit seriellen Bussen lassen sich Kosten beim Design einsparen und sie bieten auch einige Verbesserungen gegenüber parallelen Buskommunikationssystemen. Als erstens müssen weniger Signalleitungen auf einem PC-Board untergebracht werden, so dass die PC-Boards kostengünstiger werden. Ferner ist die Anzahl an Ein-/Ausgangsanschlüsse jedes Bauelements geringer, so dass die Gehäuse der ICs als auch der Boards einfacher in der Konstruktion und kostengünstiger werden.

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Einige der Bussysteme sind differenziell ausgelegt, was eine höhere Festigkeit gegen Rauschen beinhaltet. Es gibt daher eine große Anzahl an seriellen Busprotokollen bzw. –systemen, jedes optimiert für die einzelnen speziellen Betriebsbedingungen mit unterschiedlicher Komplexität, unterschiedlichen Übertragungsgeschwindigkeiten, Leistungsverbrauch, unterschiedlicher Fehlertoleranz und natürlich den Kosten.

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PicoScope der Serie MSO 3000 im Detail

Die Serie MSO 3000 von PicoScope sind Mixed-Signal-Oszilloskope mit insgesamt 16 Logik-Kanälen (MSO), um gemischte Schaltungen zu analysieren. Sie sind für USB 3.0 ausgelegt und bieten eine analoge Bandbreite bis zu 200 MHz. Alle Modelle verfügen über eine Sampling-Rate von 1 GS/s und unterstützen verschiedene Mathematik-, Statistik, automatische Mess- und Triggerfunktionen. Zu den unterstützten Bussen gehören CAN, LIN, I²C, RS232/UART, FlexRay, SENT und SPI. In das Gerät in ein Spektrum-Analysator integriert. Mit der notwendigen Energie wird das Gerät via USB (nur zwei Kanal) oder externem Netzteil versorgt.

Obwohl serielle Busse ganz unterschiedliche Vorteile bieten, können sie bei der Fehlersuche einige Probleme bereiten. Der Grund: Die übermittelten Daten, die in Datenpaketen oder –frames übertragen werden, müssen nach dem verwendeten Bussystem dekodiert werden, bevor der Anwender den Informationsfluss interpretieren bzw. kontrollieren kann. Ein manuelles Auszählen des Impulsstromes der binären Datenfolge ist viel zu sehr fehlerbehaftet und kostet unnötig viel Zeit.

Der Messtechnik-Hersteller Pico Technology bietet eine Lösung an, um die gängigsten seriellen Bussysteme zu dekodieren, damit Anwender die Vorgänge in seinen Designs aufnehmen, Programmierfehler und Timingfehler oder auch andere Signalverfälschungen erkennen oder um die Gesamtleistung des Systems optimieren bzw. verbessern kann. Mit allen Oszilloskopen von Pico Technology lassen sich die Busprotokolle aufnehmen; die Decodierung und Darstellung auf dem PC erledigt die Software Picoscope 6.

Wie sich die Messdaten dekodieren lassen

Die serielle Dekodierung ist in den PicoScope 6 standardmäßig integriert. Die dekodierten Daten lassen sich entweder als Graph, in einer Tabelle oder zusammen darstellen. Im Bild 1 werden die dekodierten Daten zusammen mit der analogen Kurvenform über einer gemeinsamen Zeitachse dargestellt, wobei fehlerhafte Frames in rot gekennzeichnet sind. In die Frames kann hineingezoomt werden und aufgenommene analoge Kanäle können zeitsynchron dargestellt werden, um Timing-Fehler oder Signalfehler zu identifizieren, die die Ursache von Datenfehlern darstellen.

Im Tabellenformat wird die Liste der dekodierten Frames inklusive aller Daten, Flags und Identifizierungsmerkmale. Es lassen sich Filterbedingungen einrichten, damit nur die Frames angezeigt werden, die von Interesse sind. Oder es kann auf Frames mit spezifischen Eigenschaften gefiltert werden oder es lässt sich ein Bitmuster suchen, ab dem das Programm die Datenfolge aufzeichnen soll.

Durch die PicoScopes sind folgende seriellen Busse standardmäßig dekodierbar: 1-Wire, ARINC 429, CAN, DCC, DMX512, Ethernet 10Base-T and 100Base-TX, FlexRay, I²C, I²S, LIN, PS/2, SENT (FAST / SLOW), SPI, UART (RS-232 / RS-422 / RS-485) und USB. Durch einen kostenfreien upgrade können in Zukunft weitere Busprotokolle vom Netz geladen werden. Die Daten lassen sich in den Zahlenformaten Hexadezimal, Binär, ASCII oder im Dezimalformat darstellen. Für eine bessere Lesbarkeit der Daten kann der Anwender sie sich durch einen „Link-File“ in Klartext umwandeln. Beispielswiese die HEX-Adresse 03DF in „Öl-Temperatur“.

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