Утилиты UART & Logic Tool

К комплекте инструментов 'Tools' находятся весьма полезные утилиты, позволяющие превратить программатор PICkit2 в:

• терминал обмена данными по UART-протоколу;
• пробник логических сигналов;
• трехканальный логический анализатор.

В режиме 'UART Tool…' к разъёму внутрисхемного программирования ICSP подключаем линии RX и TX отлаживаемого устройства. Затем в окнах управляющей программы задём:

• произвольную скорость обмена (от 300 до 38400 Бод);
• несколько строк для передачи по линии TX (до 4-х строк по 60 символов);
• способ отображения принятых данных (ASCII/HEX);
• файл записи протокола обмена (Log).

И наблюдаем в окне приема поступающие по линии RX данные!

В режиме 'Logic Tool…/Logic I/O' к разъёму внутрисхемного программирования ICSP подключаем линии ввода/вывода отлаживаемого устройства. Затем в окнах программы:

• задаём тип линии (ввод или вывод);
• переключаем логические уровни выводов;
• наблюдаем логические уровни на входах.

Это особенно полезно на этапе разработки простых интерфейсов ввода/вывода (вместо припаивания к отлаживаемому устройству тестовых кнопок и светодиодов).

В режиме 'Logic Tool…/Analyzer' к разъёму внутрисхемного программирования ICSP можно подключать линии последовательных интерфейсов (например, UART, SPI, I2C). Для начала анализа в окнах программы устанавливаем:

• частоту записи отсчетов (от 5 кГц до 1 МГц) - Simple Rate;
• условие начала записи (по уровню/перепаду сигнала) - Trigger;
• задержку начала записи (предыстория/задержка) - Trigger Position.

Запускаем анализ нажатием 'Run' и наблюдаем результат в окне «виртуального трехканального осциллоскопа»! Пригодится для анализа любых последовательных протоколов обмена.

Для корректной работы примеров в главном окне программы установим величину напряжения питания и выберем его подачу на разъём ICSP от PICkit2.

Напряжение установленной величины (у нас «5,0В») будем при необходимости включать для питания внешних (малопотребляющих!) устройств.

Далее:

1. Подаём напряжение питания на разъём ICSP (VDD On);
2. Включаем режим цифрового пробника (Logic I/O);
3. Разрешаем работу портов ввода/вывода (Enable I/O).

Использование выводов разъёма ICSP:

1. PIN1 - только цифровой выход;
2. VDD - напряжение питания 2,5…5,0 В (от PICkit2 или внешнего устройства);
3. GND - общий провод (должен соединяться с «землёй» внешнего устройства);
4. PIN4 - цифровой выход или вход (c «подтяжкой» к земле 4.7 кОм);
5. PIN5 - цифровой выход или вход (c «подтяжкой» к земле 4.7 кОм);
6. PIN6 - цифровой выход или вход (с триггером Шмитта).

Настроим линию PIN4 на выход выбором 'Output':

Переключать состояние выводов можно двояко:

• нажатием клавиш «A», «S», «D», «F» (легко запомнить - они все рядом на клавиатуре);
• щелчком левой кнопкой мыши по окошкам «Outputs» напротив каждого вывода.

1. Подключим между выводами PIN4 и PIN5 тестируемый диод и резистор 1 кОм, соединённые последовательно.
2. Нажатием клавиши «S» переключаем уровни «1»/«0»/«1»… на выходе PIN4.
3. Наблюдаем за сигналом на входе PIN5 - если его уровень переключается синхронно, то к этому входу подключен катод («минус»).
4. Перенастроим PIN4 на вход 'Input', а PIN5 на выход 'Output'.
5. Нажатием клавиши «D» переключаем уровни «1»/«0»/«1»… на выходе PIN5.
6. Наблюдаем за уровнем на входе PIN4 - если уровень переключается синхронно, то к этому выводу подключен катод («минус»).
   

Если диод «звонится» или «молчит» в обоих направлениях - что-то с ним не так…
Двухцветный (двунаправленный) светодиод обязан «звониться» о обоих направлениях.

При начале использования ЖК инидкаторов с драйвером на стекле (Chip-On-Glass) часто возникает вопрос: как определить, какой сегмент индикатора к какому выводу драйвера подключен? Конечно же, можно открыть даташит на ЖКИ, проследить разводку драйвера индикатора и определить порядок подключения сегментов (т.е. составить таблицу знакогенератора).
PICkit2 в режиме логического пробника позволяет это сделать гораздо быстрее!

Рассмотрим для примера проверку ЖК индикатора с драйвером на стекле TIC8148 (или TIC55).

• Подключаем ЖКИ к PICkit2 по таблице:

• Запускаем логический пробник PICkit2
• Подаем питание на индикатор (VDD On)
• Настраиваем выводы PIN4, PIN5, PIN6 на выход
• Устанавливаем «1» на линии DATA (нажатием клавиши «D»)

Драйвер индикатора TIC8148 по сути представляет собой сдвиговый регистр, защелкивание данных в индикатор осуществляется сигналом LOAD. Для того, чтобы зажечь первый сегмент, нужно сформировать:

• «1» на линии DATA (в нашем примере уже установлена);
• импульс на линии CLOCK (дважды нажать «F»);
• импульс на линии LOAD (дважды нажать «S»).

Для того чтобы «сдвинуть» данные (зажечь следующий сегмент), нужно снова выдать импульс на линию CLOCK и затем затем импульс на линию LOAD:

• дважды нажимаем «F» (импульс CLOCK);
• дважды нажимаем «S» (импульс LOAD).

…И так далее до тех пор, пока не определим очередность всех сегментов одного знакоместа.

В нашем примере для отображения одного знакоместа потребовалось 9 тактовых CLOCK-ов и один импульс LOAD. Для отображения 8 знакомест в оконечном изделии рекомендуется сначала выдать 72 импульса данных и тактирования, а напоследок «защелкнуть» их импульсом LOAD - все необходимые сегменты зажгутся одновременно.

Продолжим изучение утилиты 'Logic Tool' в режиме логического анализатора:

1. Переключаемся на режим логического анализатора (Analyzer);
2. Подаём напряжение питания на разъём ICSP (VDD On).

Назначение выводов разъёма ICSP:

1. VPP - не используется;
2. VDD - напряжение питания 2,5…5,0 В (от PICkit2 или внешнего устройства);
3. GND - общий провод (должен соединяться с «землёй» внешнего устройства);
4. CH1 - цифровой вход 1 (c «подтяжкой» к земле 4.7 кОм);
5. CH2 - цифровой вход 2 (c «подтяжкой» к земле 4.7 кОм);
6. CH3 - цифровой вход 3 (с триггером Шмитта).

Окно анализатора состоит из 3 секций:

1. Дисплей - для наблюдения формы и измерения параметров сигналов;
2. Синхронизация ('Trigger') - для установки условия начала измерений;
3. Параметры ('Acquisition') - для установки временной развертки и запуска измерений.

На дисплее помимо формы сигналов отображаются:

• метка начала измерений (вертикальная КРАСНАЯ линия);
• метки времени (вертикальные СЕРЫЕ линии);
• '50 us/Div' - временной масштаб деления;
• 'Cursors' - положения меток от начала измерений:
  'X' (изменяем нажатием левой кнопки мыши),
  'Y' (изменяем нажатием правой кнопки мыши),
  'Y-X' интервал времени между метками (частота);
• 'Zoom' - кнопки выбора масштаба по оси времени;
• 'Save' - кнопка сохранения изображения в файл *.bmp.

Размер дисплея по горизонтали составляет 500 точек, и в масштабе '1xZoom' мы видим картинку с разрешением 1 отсчёт/пиксель (с полосой прокрутки внизу). Выбором масштаба можно «сжать» картинку в 2 раза либо «растянуть» её в 2 или 4 раза. При сохранении картинки в файл временной масштаб деления (с учетом Zoom-а) накладывается на изображение снизу.

В секции синхронизации 'Trigger' можно установить условия начала запуска измерений по сигналам на цифровых входах CH1…CH3:

• '*' - не влияет на условия запуска;
• '1' - по высокому уровню;
• '0' - по низкому уровню;
• '/' - по фронту сигнала;
• '\' - по спаду сигнала;
• '(1-256)' - число совпадений условия.

Измерения запускаются, если все выбранные условия выполнятся ОДНОВРЕМЕННО и заданное число раз.

Секция параметров 'Acquisition' позволяет задать:

• 'Sample Rate' - частоту выборки отсчетов (интервал «окна» данных);
• 'Trigger Position' - положение метки синхронизации:
  'Start of Data' - в начале «окна» данных;
  'Center of Data' - посередине «окна» данных;
  'End of Data' - в конце «окна» данных;
  'Delay 1…3 Windows' - с задержкой на 1000…3000 отсчетов данных;
• 'Run' - ЗАПУСТИТЬ логический анализатор.

В памяти логического анализатора может сохраняться 1024 отсчета по 3 цифровым входам. Для установки параметров удобно пользоваться следующей таблицей.

Из таблицы видно, что с увеличением интервала наблюдения («окна» данных), снижается частота выбрки данных. Поэтому возможна ситуация, когда сигнал между измерениями дважды (или даже более раз!) измененяет свое состояние, т.е при наблюдении мы увидим его искаженную форму.
Во избежание этого эффекта «наложения» ('aliasing') нужно выбирать частоту выборок как минимум в 2 раза выше частоты переключения сигнала (см. первый и последний столбцы таблицы).

После запуска кнопкой 'Run' анализатор ожидает срабатывания заданных условий синхронизации, зажигает светодиод 'Busy' на корпусе PICkit2 и выдаёт окно сообщения 'Wating for Trigger'.

Если условие синхронизации «срабатывает», светодиод 'Busy' гаснет, окно сообщения закрывается и на дисплее появляются записанные в память сигналы.

Прервать «затянувшееся» ожидание синхронизации можно нажатием кнопки на корпусе PICkit2, в этом случае картинка на дисплее не обновляется.

Для эксперимента возьмем демо-плату из комплекта DV164120 на микроконтроллере PIC16F690. С помощью PICkit2 прошьём пример 07 «бегущие огни» (Reversible.HEX), который поочередно зажигает светодиоды на выводах RC0…RC3.
Выкрутим потенциометр платы до упора по часовой стрелке (для максимальной скорости переключения) и соединим перемычками выводы управления светодиодов со входами анализатора RC0-RA1 (канал СH2) и RC1-RA4 (канал CH3).

Переключаемся на режим логического анализатора (Analyzer):

• подаём напряжение питания на плату (VDD On);
• выбираем синхронизацию по фронту на канале CH2;
• устанавливаем максимальное время анализа ('5 kHz - 200 ms Windows');
• нажимаем 'RUN' - готово!

Канал CH1 соединён с потенциометром платы (который мы «выкрутили» на максимум), поэтому на нём постоянно присутствует высокий уровень.

Проведём другой опыт - на этой же плате, но без контроллера. Установим перемычку между каналами CH1 и CH2, т.е. RA0-RA1. Теперь, при вращении потенциометра платы одновременно на 2 канала будет подаваться аналоговое напряжение от 0 до VDD.
Выкрутим потенциометр платы до упора против часовой стрелки (для установки минимального напряжения).

В режиме логического анализатора (Analyzer):

• подаём напряжение питания на плату (VDD On);
• выбираем синхронизацию по фронту на канале CH2;
• устанавливаем минимальное время анализа ('500 kHz - 2 ms Windows');
• нажимаем 'RUN'…
• РЕЗКО поворачиваем потенциометр по часовой стрелке - готово!

На дисплее видим прекрасную иллюстрацию эффекта «дребезга», при котором происходит многократное переключение логических схем (когда входное напряжение находится около порогового значения, между «0» и «1»).

Измерим продолжительность действия эффекта «дребезга»:

• выберем подходящий масштаб кнопками 'Zoom' и полосой прокрутки внизу окна дисплея;
• установим галочку 'Cursors';
• установим метку 'X' щелчком левой кнопки мыши;
• установим метку 'Y' щелчком правой кнопки мыши.

Выводы из нашего простейшего эксперимента:

• максимальная длительность эффекта «дребезга» 'Y-X' 124 мкс;
• пороговое значение, при котором проявляется эффект «дребезга», у канала CH2 ниже, чем у канала CH1 (т.к. проявляется раньше по времени).