Analizzare sequenze lunghe di segnale

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Durante lo sviluppo dei nuovi prodotti, gli errori sporadici spesso costano tempo prezioso. Il debug dei bus basati su protocollo o di altri segnali impulsivi è particolarmente lungo e difficile perché le pause di comunicazione tra i singoli pacchetti di dati possono essere molto lunghe. Nell’esempio, un sensore trasmette un pacchetto di protocollo sul bus I2C ogni 10 ms per una durata di 400 ms. Durante questo periodo devono essere analizzati gli errori che si verificano. Gli oscilloscopi sono gli strumenti normalmente utilizzati per il debug dell’interfaccia I²C. La maggior parte degli oscilloscopi di questa classe - con l’eccezione dell’RTM2000 di Rhode & Schwarz - prevede una memoria molto limitata. La memoria dell’oscilloscopio in genere riduce a pochi millisecondi la lunghezza di registrazione per l’analisi degli errori.


Svantaggi dell’acquisizione single-shot
Normalmente, l'utente acquisisce lunghe registrazioni in due fasi.
Il primo passo è quello di selezionare una base temporale sufficientemente lunga, ad esempio 20 ms/div, che nell’esempio corrisponde a 19 pacchetti dal sensore in prova. Il secondo passo è attivare un’acquisizione single-shot per impedire la sovrascrittura del segnale acquisito da parte dell’evento successivo. Questo processo comporta due svantaggi decisivi che rendono l’analisi degli errori sporadici particolarmente difficile per i segnali ad impulsi con fronti ripidi. Da un lato, la grande percentuale di inattività irrilevante, la quale limita l’acquisizione solo ad alcuni dei pacchetti di protocollo interessanti per l’analisi. Dall’altro, la necessaria limitazione del tasso di campionamento, come si evince nel prossimo esempio. Con una memoria da 2 Msample e 2 GS/s di frequenza di campionamento, la lunghezza durata massima di registrazione è pari a un solo millisecondo, appena sufficiente per un pacchetto di protocollo dal sensore in prova. Il pacchetto successivo verrebbe perso a causa della pausa di comunicazione di 10 ms. I 200 ms necessari, ossia 20 ms/div per 10 divisioni, possono essere acquisiti solo riducendo la frequenza di campionamento a 10 Msample/s, un valore troppo basso per una decodifica stabile del segnale I²C, tanto meno per la ricerca di errori di integrità dei segnali. Questo è il motivo per cui tale tipo di analisi richiede un oscilloscopio con un’elevata profondità di memoria, come ad esempio quella offerta dalla versione da banco RTM2000. Con 20 Msample standard, la frequenza di campionamento in questo esempio può essere aumentata a 100 Msample/s, consentendo la registrazione e l’analisi ottimizzata di tutti i 19 pacchetti del protocollo. Questa configurazione permetterebbe di analizzare gli errori di segnale, ma la probabilità di isolare l’errore è bassa in quanto vengono registrati solo pochissimi pacchetti. Una soluzione molto più efficace è quella rappresentata dalla nuova opzione di memoria cronologica e segmentata RTM-K15.

I vantaggi dell’acquisizione segmentata
Un approccio più intelligente permette di limitare l’acquisizione ai soli pacchetti di dati. Ciò richiede la definizione di un trigger dedicato al protocollo, ad esempio basato sul simbolo di Start del bus I²C. L’opzione di memoria cronologica e segmentata R&S RTM-K15 supporta il debugging in due modi significativi. Il primo è l’ampliamento della memoria disponibile per i canali analogici e digitali fino a 460 Msample, valore che non ha eguali in questa classe di oscilloscopi. Il secondo è la suddivisione della memoria in segmenti di dimensioni uguali. L’utente può modificare il numero di segmenti per soddisfare le specifiche esigenze legate all’attività. L'R&S RTM2000 garantisce un uso ottimale della memoria. Per un protocollo seriale, ad esempio, la lunghezza massima del pacchetto nel segnale determina la durata della registrazione. Partendo dal punto di trigger, viene memorizzato il segmento di segnale d’interesse. I periodi di tempo senza attività non vengano acquisiti. Un altro dettaglio importante per la successiva analisi è legato al fatto che l’R&S RTM2000 memorizza i parametri temporali dell’evento di trigger con una risoluzione di 3,2 ns. Per il sensore utilizzato in questo esempio, la lunghezza di registrazione desiderata è di 500 µs per segmento: 400 µs per il pacchetto di protocollo, e 50 µs ciascuno per un buffering antecedente e successivo all'evento. Questi 500 µs, insieme a una lunghezza di segmento di 10 ksample - corrispondenti a una frequenza di campionamento di 20 Msample/ s – permettono di ottenere una decodifica stabile. Con 45000 segmenti disponibili, è possibile registrare otto minuti di comunicazioni. Il pacchetto di "Start" viene utilizzato come criterio di attivazione per il trigger del protocollo seriale.

Modalità cronologia per l'analisi
Grazie alla modalità cronologia dell’RTM-K15 tutte le acquisizioni possono essere lette in un secondo momento. Tutti gli strumenti dell’oscilloscopio, compresa la funzione QuickMeas, i test a maschera e la decodifica di protocollo, sono disponibili per l'analisi. Il test a maschera disponibile come dotazione standard nell’RTM2000 è ideale, ad esempio, per individuare una deviazione del segnale di clock dal sensore in prova. Per generare sull’RTM2000 la maschera da un segnale di clock trasmesso correttamente, oppure caricato da un flash drive Usb, sono necessari pochissimi passaggi. Il comando di riproduzione della funzione cronologica avvia automaticamente il confronto di tutti i 45000 segmenti rispetto alla maschera. Le violazioni vengono valutate statisticamente e, se la funzione è abilitata, la prova viene interrotta e il segmento visualizzato quando una maschera viene violata. La tabella di acquisizione in cui sono elencati tutti i segmenti e la loro cronologia permette un accesso veloce ai segmenti acquisiti posizionati prima del segmento anomalo. Ciò permette di isolare rapidamente gli effetti dei segnali precedenti. Le periodicità possono essere individuate mediante un’analisi successiva dei tempi di trigger per tutti i segmenti anomali. Tutti i segmenti possono essere memorizzati in un Pc per l'analisi offline. E se venisse rilevato un errore durante il normale funzionamento e la visualizzazione della cronologia avesse potuto fornite le informazioni necessarie per la soluzione?
Non è un problema: quando equipaggiato con l’opzione RTM-K15, l’RTM2000 salva sempre tutte le forme d'onda in segmenti corredati di informazioni temporali, in modo da renderli disponibili in qualsiasi momento tramite la funzione di cronologia.

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