スキップしてメイン コンテンツに移動

Saleae Logic pro8

（1年前に書いていて投稿を忘れていたので放流）

 ゼロ年代後半　個人的にオシロも持っておらず、プロトコルアナライザもデバッガの概念もなかったころ、デバッグ中の基板にはAMモードにした広帯域受信機（DJ-X11）を近づけて動作検証していた。
  一昔前の5V動作の16bitマイコンはクロックの放射ノイズも大きく（周波数拡散クロックなんて無かった）、ループ処理の過程でピーとかザーとか激しく主張していた。UARTもRS232レベルシフタを通していたので、文字送信があるたびに 　チ、チ、チ、 とリズムを奏でていた。書き込まれたプログラムが止まってしまうとそうした喧噪も止まり、ユニバーサル基板の切れ端とUEW線とリード抵抗の足の切れ端だらけの机はホワイトノイズに包まれた。
 機器間通信が増え、処理性能とソフトウェア規模が肥大化し、無料版の純正ツールやフレームワークに落とし穴があることが前提な昨今、ハードウェアの挙動をリアルタイムで把握することは問題の早期解決に役立つ。

 4年前に https://www.saleae.com/ja/ のロジックアナライザ を導入して使っているが、早くから導入していればと思ったデバイスの一つ。現在はソフトウェアがLogic 2.xになり大幅に更新されている。昨今の半導体不足の流れで一度仕様変更があり、いつの間にか市販価格が倍近いお値段になっている…。

収録動作

 理論上ＵＳＢ3.0帯域をフルで使う信号キャプチャ機器なので、レコード長はPCのメモリ容量に依存する。なのでＲＡＭ容量が許すかぎり設定したサンプルレートで連続したキャプチャを続けることができる。 ロジックの場合変化が無い区間はデータは増加しない。

負荷テストということでわざとアナログ多チャンネルの高速キャプチャを行ってみると、数秒でGB単位の信号がRAMに保存される。
 

 開発PCのメインメモリを64GBにしたので、限界まで収録できるか実験してみたが、クラッシュせずちゃんと記録できた。
 サンプルレートの最高値はUSB3.0の帯域を上限に、同時に取得するch数で割ることになる
。
　パラレルバスや多数の信号を同時にデバッグするなら、値段を気にせずLogic Pro16を買っておくのが良さそう。
 
とはいえ、シリアルバスのモニターであれば、プロトコルトリガーをかけることができる。観測対象が明確なら膨大なメモリは必須ではなく、一般的なロジアナと似たような使い方になる。
　本家でも解説されているけど、例えばUARTの出力は全部ログに残るので、デバッグモニター用のUARTラインを繋いでおけば特定メッセージの検索などができて便利。モニターchとして徒にUSBSerialを多数繋げる必要はない。

Raspberry Pi picoをMicroPythonで動かし、プロトコルトリガーをかけながらI2Cデバイスのレジスタ設定を試してるの図

最初からプロトコル対応数も豊富で、最近のバージョンは拡張機能としてデコーダーを書くことができ、様々なプロトコルや計測法を選べる。

 時折USB絡みで動作停止することがある。動作の安定性はUSB3.0の帯域に依存するため、ハブ構成、他のポートでの抜き差しや、合計のケーブル長などには注意が必要。USB3.0接続で安定しない環境では、あえてmicroB端子のケーブルでつなぎ、USB2.0接続で動かすということができる。 

アナログ観測

 Proモデルは最大50Mspsでアナログ電圧測定（-10～10Vまで）が可能になっている。
 ロジックを観測している端子で同時にアナログ電圧も取り込むことができる。デジタルバスで時たま通信不良が…といったシナリオや、そもそもロジック電圧として見えるかといったところを検証可能。
短期間の事象であれば、最高分解能で数分取り込み続け、あとから眺めるみたいな時系列の検証に便利だ。ただアナログchではトリガーができないので、あくまで収録後の解析手段となる。50Mspsだと1chで100MB/1秒のレートでRAMを消費する。
オシロ並みのサンプルレートを持ったデータロガーみたいな存在として使うことになる。とはいえ50Mspsなのでオシロの完全な代替とはならない。

  逆にものすごく低レートにすることで長時間ロギングが可能。Ver1のソフトウェアでは10bpsが選べた。V2も2.3.7から50bpsの低速サンプリングが可能になった。数十mVステップで数秒～数時間単位の電圧変化を見るだけなら、本格的な長時間向けデータロガーが無くても代用できそう。 非安定な電圧で動作する回路の挙動確認に便利かもしれない。

  波形の操作も軽快で、数十GB単位の膨大なキャプチャデータであっても、スムーズにズームとスクロール、タグ付けを行えるようになっている。 時系列で稀に起こるランダム事象の発見では強力なツールだ。Saleaeで流してグリッジの存在を探索し、特定してデジタルオシロを引っ張りだすのが効率的かもしれない。

RFパワーメータの出力を観測してみる

 AD8318は1~8000MHzの範囲のRFパワーをダイレクトに検出できる対数アンプで、RSSI計測や方向性結合器を介した送信機の出力計測などに使われる。
RF系の仕事も増えてきたので、出力確認のための簡易パワーメーターを作ろうと考えた。
マイコンなどで換算する例が多いけど、電圧値を取得して換算すれば出力値を得ることができる。


定期的な送信電波のVOUTモニタ例（横は分単位）

 電源を供給して、信号源の代わりに直接アンテナを繋いでオシロで観測していたとき、スマートフォンの電波などを拾って反応していることに気づいた。

わざと入力にダミーロードを付けて、近傍電波しか拾えないようにした。卓上のiPhone以外の信号は捉えにくくなったはずなので、その電波発信をモニターしてみる。
 

細かいピークは定期的にあるが、たまに高出力のピークが出ているのがわかる。

強いピークだけを拡大した所

 応答時間が10nSということで、パルス状の携帯電波等も細かくとらえることができる。適切なフィルタ回路とLNAを通せば、ＣＷレーダーも作れそう。
（結局 、8GHzまで測れるRFパワープローブを買ってしまったので試みだけで終わった）
Labels:

Popular posts

Arduino Nano Everyを試す

 秋月で売っていたAtmega8と、感光基板でエッチングしたArduino互換ボードを製作してみて、次に本家ボードも買って…  と気が付いたら10年が経過していた。  ハードウェア的な観点では、今は32bitMCUの低価格化、高性能化、低消費電力化が著しい。動作周波数も100MHz超えが当たり前で、30ｍA程度しか消費しない。  動作電圧範囲が広く、単純な8ビットMCUが不要になることはまだないだろうけど、クラシックなAVRマイコンは値上がりしており、価格競争力は無くなりつつある。 そしてコモディティ化により、公式ボードでは不可能な値付けの安価な互換ボードがたいていの需要を満たすようになってしまった。     Arduino Nano Every https://store.arduino.cc/usa/nano-every https://www.arduino.cc/en/Guide/NANOEvery  そんな中、Arduino本家がリリースした新しいNanoボードの一つ。  他のボード2種はATSAMD21(Cortex-M0+)と無線モジュールを搭載したArduino zero（生産終了済み）ベースのIoT向けボードだが、 Nano EveryはWifi Rev2と同じくAtmega4809を採用していて、安価で5V単電源な8ビットAVRボードだ。  Atmega4809はATmegaと名がついているが、アーキテクチャはXMEGAベースとなり、クラシックAVRとの間にレジスタレベルの互換性は無い。   https://blog.kemushicomputer.com/2018/08/megaavr0.html  もちろん、ArduinoとしてはArduinoAPIのみで記述されたスケッチやライブラリは普通に動作するし、Nano Every用のボードオプションとして、I/Oレジスタ操作についてはAPIでエミュレーションするコンパイルオプション（328Pモード）がある。 公式のMegaAVR0ボードはどれもブートローダーを使わず、オンボードデバッガで直接書き込みを行っている。  ボードを観察...
Read more »

【サボテン】太陽電池の結線

 久しぶりにサボテン計画。 忙しかったり投薬治療直前でだるかったりして、かなり放置していた。 さぼてんも不機嫌そうだ。 せっかくなので、園芸用の水受けに移す。  関節痛で寝込んでる間に、エイプリルフール終わってましたね＾＾･･･。  太陽電池の展開機構を想像したが、まずは太陽電池の結線を済ませよう。  配線を綺麗にまとめたくていろいろ探していたら、千石電商でぴったりなものを見つけた。 LEDリング基板 というらしい http://www.led-paradise.com/product/629?  本来はチップLEDをリング状にまとめる代物。 イレギュラーな使い道だ。   今度は小径のを買って、GX200のリングライトに仕立て上げよう。   嬉しいことにフレーム径にジャストフィット。 配線を綺麗にまとめられた。   太陽電池の接続部。逆流防止用にショットキーダイオードを入れている。 かなりスッキリ。 蛍光灯下 500ルクスでの実験。 EDLCは10Fを使用。  ちゃんと充電が行われている。 といっても、とてもとてもゆっくりとだけれど･･･。
Read more »

ATmega4809(megaAVR0)を試す

megaAVR 0という新しいAVRシリーズを試してみた｡  小さいパッケージなのに､UARTが4本もあるのが気になったのがきっかけ｡ 登場すると噂の Arduino Uno Wifi rev2  にも採用されるらしい｡  簡単にデータシートを眺めてみると､アーキテクチャはXmegaシリーズを簡素化し、動作電圧範囲を広げたもののようだ。  CPUの命令セットはAVRxtと新しくなっているが、Xmegaで拡張された一部の命令（DESやUSBで使われる命令）が削除されていて、基本的に今までのATmegaとほぼ同じだ。  コンパイラからは、先に登場した新しいtinyAVR0, tinyAVR1シリーズと共にAVR8Xと呼ばれて区別されている。  CPU周りを見てみると､割り込みレベルなど､今までのクラシックなATmegaで足りないなと思っていたものがかなり強化されていた｡ ArduinoAPIを再実装するとしたら便利そうなペリフェラルもだいたい揃っている｡ データシート P6  DMAは無いけれど､周辺機能にイベント駆動用の割り込みネットワークが張り巡らされているのがわかる｡  できるだけCPUを介在させない使い方がいろいろ提案されているので、アプリケーションノートやマニュアルを読み込むことになる。 ピックアップした特徴 ･データメモリ空間(64kB)に統合されたFlashROMとEEPROM ･RAM 6kB ROM 最大48kB (メモリ空間制限のため) ･デバッグ専用の端子 UPDIを搭載 ･優先度付きの割り込み(NMIと2レベル) ･ピン単位の割り込み（かなり複雑になった） ･リセットコントローラ（ソフトウェアリセット用レジスタが実装され、リセット原因が何だったかもリセット後に読み出せるようになった） ･豊富な16ビットタイマ(4809では5基） ･16ビット リアルタイムカウンタ(RTC) ･豊富な非同期シリアル/同期シリアル(USART 4ch､SPI 1ch,TWI 1ch) ･内蔵クロックは最高20MHz(PLL)と32kHzの2種類。外部クロックは発振器と時計用水晶のみ ･ADCは10bit 16ch...
Read more »

GPSアンテナをつくる

GPSアンテナを作ってみた｡ 1575MHzの波長は約19cmなので､半波長で9.5cmとなる｡ GHz帯とはいえ､結構長いものだなぁ｡ セラミック等の誘電体がなければ､平面アンテナで真面目に半波長アンテナを作ろうとすると手のひらサイズの面積が必要になってしまう｡ 普通のダイポールだと指向性があるので､交差させてクロスダイポールにする｡ 屋外地上局のアマチュア衛星用アンテナの設計をそのまま縮小したもの｡ 水平パターンはややいびつ 92.2mmの真鍮の針金(Φ=0.5mmくらい)を2本用意して､42.3mmで90°に曲げる｡ 長さの同じ素子同士を並べて配置する｡ (全長が半波長より長い素子と短い素子が交差した状態) 片方をアンテナ信号線､もう片方をGNDにつなげば完成｡ 実際5分くらいでつくったけれど､果たしてどうだろうか｡ 今回は､道具箱に眠っていた表面実装タイプのMT3339系モジュールに取り付けた｡ アンテナはもともと3x1.2mm程度のとても小さいチップアンテナで､ LNAが入っているけど感度が悪かったのでお蔵入りしていた代物｡ 最近の携帯機器はみなアンテナに厳しい｡ さて･･･ クロスダイポール版モジュールをPCでモニタしたウインドウ(左)と､QZ-Rader画面 東側に建物遮蔽があるので､そちら側の衛星はSNが悪い｡ とりあえず補足できた衛星数はシミュレーションされたものとほぼおなじだった｡ アンテナの角度をいろいろ振って､逆さまにしてもロストすることはなかった｡ セラミックのパッチアンテナレベルにはなったかな･･･｡ 簡単にできてそれなりに測位するけれど､携帯性は皆無になった｡ あと､近接周波数の干渉を受けやすいかもしれない｡ GPSアンテナのDIY例としては､QFHアンテナもある｡ ラジオゾンデなどで使われている例がある｡ いつもお世話になっているQFHアンテナ計算シートのサイト https://www.jcoppens.com/ant/qfh/fotos_gps.en.php ヘリカルアンテナは加工精度の難易度が上がるので､今回はクロスダイポールにした｡ GNSSとなると､複数の周波数のために調整されているセラミックパッチアンテナが有利だと思う｡ セラミックパッチア...
Read more »