Analizador lógico virtual para ordenador personal. - e
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1. aL 4E72 OS 2E6365 amp 2FF 4924 Cursor A d Puntero 1 D 2 2 Configuraci n del Analizador L gico Ol x g 0054 0082 Me Ee Paso 1 Adquisicion y Frecuencia oo Diferencia 4 02 0005 Dona 5 m Paso 2 Grupos XL Pazo 3 Disparo E T iii 8 Hombre Erupo1 Canalesl sf f A Puneo 0 3 AL 10 Diferencia Canales Pulse para A adir B orar 12 8 0 0004 000 POD A _ Emm 45 Grupo Grupol Figura 5 Aspecto de la aplicaci n Analizador L gico Virtual La figura 6 muestra el flujo de datos en la aplicaci n El proceso de adquisici n de las muestras consta de 2 pasos 1 Configurar el analizador 2 Iniciar la adquisici n La configuraci n del analizador se realiza en tres fases seg n el siguiente orden 1 Seleccionar el tipo y la frecuencia de adquisici n 2 Crear los grupos de se ales que faciliten la representaci n de los datos 3 Configurar el disparo palabra de disparo y n mero de muestras antes y despu s del disparo Para iniciar la adquisici n se hace clic en el bot n triangular verde de la barra de herramientas fig 5 La aplicaci n cuenta con un asistente de configuraci n del analizador l gico que gu a al usuario en todo el proceso anterior A continuaci n mostraremos algunas de las ventanas de la ANALIZADOR LOGICO VIRTUAL lt Figura 6 Flujo de dato2. rica en distintos formatos binario decimal octal y hexadecimal Permite representar la informaci n de forma gr fica mediante el uso de cronogramas Almacena tanto la configuraci n de la tarjeta para un determinado tipo de adquisici n como los datos adquiridos por la misma para su uso posterior Imprime los datos adquiridos en formato num rico de forma que se puede elegir la cantidad de muestras a imprimir as como el intervalo de las mismas Adem s se incluye en la impresi n la configuraci n de la tarjeta para poder conocer en que condiciones se han adquirido las distintas muestras Permite imprimir los datos representados en la pantalla gr fica en forma de cronograma as como exportarlos en distintos formatos para un uso posterior de los mismos Contiene un asistente para la configuraci n que gu a al usuario por los distintos pasos a seguir para una correcta programaci n del analizador l gico 3 Descripci n funcional de la aplicaci n La aplicaci n consta de dos partes con una funcionalidad claramente diferente 4 Por una parte la Librer a de Funciones de la aplicaci n DLL y por otra la aplicaci n Analizador L gico Virtual Fn la librer a de funciones DLL se han implementado las funciones necesarias para programar la tarjeta de adquisici n y recoger los datos adquiridos La adquisici n de los datos de los canales de los pods se realiza autom ticamente por hardware seg n se haya configurado l
3. Sobre los datos visualizados ya sea num ricamente o gr ficamente se podr n realizar las modificaciones oportunas para que en funci n de las necesidades del usuario se pueda establecer por ejemplo el color de los grupos cambiar la escala realizar zoom etc Adem s tambi n se puede guardar en un fichero e imprimir los datos adquiridos y la configuraci n usada Aplicaci n Analizador L gico Virtual Libreria de Funciones DLL Memoria Figura 4 Adquisici n de datos de la aplicaci n 4 Descripci n funcional de la aplicaci n Para crear un entorno agradable al usuario y a la vez intuitivo til e interactivo se ha intentado aprovechar al m ximo las posibilidades que ofrec a Borland Delphi 5 6 La figura 5 muestra el aspecto de la aplicaci n La aplicaci n consta de tres subventanas 7 enmarcadas dentro de una ventana principal Esta ventana principal se denomina Analizador L gico Virtual y desde ella se podr acceder a las funciones m s usuales que se pueden realizar con la aplicaci n Las subventanas principales que se encuentran dentro de esta ventana son Ventana Configuraci n del Analizador Ventana Representaci n Num rica Ventana Representaci n Gr fica Analizador L gico Yirtual Archivos Datos gt Cursores Ventana Ayuda Ji l PreDisparo 4 L a 0 0625 us 3 Imprimir Insertar 1 Borrar Ela una opci n as de Insertar Borrar S Aa TAE BE AEA REA a TS T 03305
4. pOO2 0008 0003 0008 000 00086 0004 0009 0000 0008 0000 0008 000 000E E bio ESC 2380 C495 2685 7471 E476 0653 4730 B6E3 6DBA A7F3 OCA6 298 0235 2 3E69 7F95 Figura 11 Ventana de representaci n num rica de las muestras adquiridas 5 Conclusiones Se pueden sacar varias conclusiones desde el punto de vista docente Por una parte al desarrollarse la aplicaci n como un Proyecto Fin de Carrera ha servido para que los alumnos que lo han realizado aprendan a desarrollar funciones de control de los recursos hardware de un Computador Personal como son el tratamiento de interrupciones y los canales de DMA Por otra parte respecto a su aplicaci n docente se ha conseguido desarrollar una herramienta de f cil e intuitivo manejo lo cual se ha podido comprobar en las pr cticas de las asignaturas de Electr nica Digital y Estructura de Computadores de la Titulaci n de Ingeniero T cnico Industrial en Electr nica Industrial Estas pr cticas han consistido en el dise o simulaci n y montaje de sistemas combinacionales y secuenciales y de sistemas RTL sencillos De esta forma el alumno primero comprueba el funcionamiento de los dise os propuestos mediante una herramienta CAD de simulaci n y una vez que sta es correcta monta el circuito y lo pone a punto usando el Analizador L gico Virtual Dado que el analizador tiene 24 canales pudi ndose configurar en grupos con muestreo as ncrono
5. y s ncrono se puede emplear para comprobar el funcionamiento de sistemas digitales b sicos y de mediana complejidad como pueden ser incluso un peque o Sistema Microcomputador basado en el 8051 Referencias 1 Textronix Nociones b sicas sobre Analizadores L gicos 1990 2 Nacional Instruments Symposium T cnico sobre Instrumentaci n Virtual 2005 3 R Almena Grueso Dise o e implementaci n del soporte hardware de un Analizador L gico para PC Proyecto Fin de Carrera Escuela Polit cnica Superior Universidad de C rdoba 2001 4 J Mill n M Rold n Dise o e implementaci n del soporte software de un Analizador L gico para PC Proyecto Fin de Carrera Escuela Polit cnica Superior Universidad de C rdoba 2004 5 M Cant La B blia de Delphi 3 Anaya 1998 6 F Charte Programaci n Avanzada con Delphi 3 Anaya 2000 7 J Mill n M Rold n Manual de Usuario del Analizador L gico para PC Proyecto Fin de Carrera Escuela Polit cnica Superior Universidad de C rdoba 2004
6. ANALIZADOR L GICO VIRTUAL PARA ORDENADOR PERSONAL F QUILES M ORTIZ C MORENO E S EZ J MILL N M ROLD N rea de Arquitectura y Tecnolog a de Computadores Departamento de Arquitectura de Computadores Electr nica y Tecnolog a Electr nica Universidad de C rdoba Espa a Presentamos en este trabajo el dise o e implementaci n del soporte software para un analizador l gico virtual Esta aplicaci n se ha desarrollado para trabajar utilizando unas placas de adquisici n de datos desarrolladas por nuestro grupo de investigaci n aunque la aplicaci n puede usar cualquier placa que cumpla unas caracter sticas concretas El analizador l gico virtual realiza todas las funciones de estos equipos de instrumentaci n La aplicaci n se ha desarrollado con Borland Delphi 1 Introducci n Los instrumentos virtuales realizan las mismas funciones que un instrumento tradicional adquisici n an lisis y presentaci n de datos 1 2 pero a diferencia de los tradicionales no tienen por que residir f sicamente en el mismo m dulo Un instrumento virtual consta de un elemento hardware y otro software El primero est constituido por el computador personal que realiza el procesamiento y visualizaci n de los datos y un sistema espec fico cuya funci n es la de adquirir los datos Este ltimo elemento generalmente est constituido por una placa de adquisici n de datos El componente software consiste en un programa que se ej
7. a placa La transferencia de los datos desde la memoria de la placa de adquisici n a la memoria principal del PC se realiza mediante DMA De esta forma se consigue la m xima velocidad de transferencia y este es el requisito que debe tener cualquier placa de adquisici n de datos que se instale en el ordenador personal La funci n de la aplicaci n Analizador L gico Virtual es recoger los datos utilizando la librer a DLL y transformarlos con los m todos funciones o procedimientos que se requiera para su posterior presentaci n en funci n de la necesidades del usuario Por otro lado la aplicaci n utilizar las funciones implementadas en la librer a para indicar a la parte hardware del Analizador L gico Virtual como debe realizar la adquisici n de los datos es decir programar la tarjeta seg n las necesidades del usuario La figura 3 muestra la relaci n de la aplicaci n con la DLL y la figura 4 muestra la adquisici n de datos por la aplicaci n Tipo Adquisici n Usuario Aplicaci n a Frecuencia de D Libreria de Funciones Analizador ADS L gico Virtual Adquisici n DLL Figura 3 Relaci n de la aplicaci n con la DDL Tarjeta Una vez adquiridos los datos por la aplicaci n se visualizan de manera que puedan ser analizados por el usuario Los datos adquiridos se representan de forma num rica y gr fica Adem s se pueden almacenar en un fichero de forma que se pueden recuperar posteriormente para su an lisis
8. ca de los canales sea m s simple y f cil de analizar La agrupaci n de varios canales se realiza de una manera gr fica pulsando en los canales que autom ticamente pasan a formar parte del grupo tal y como se muestra en el figura 8 El proceso termina asign ndole un nombre al grupo Configuraci n del Analizador L gico 3 Paso 1 Adquisicion y Frecuencia lp p Paso 2 Grupos L Paso 3 Disparo Nombre Grupo Canales sf sf A4 A6 A5 B2 B1 Canales Pulse para adir Borrar Borrar Grupo POD A POD B ERA E EEE 1E EEE E EEE 151413121110 3 8 7 BBH 210 7565430 Canales Seleccionados de 3 Anterior Sf f gg EEE Siguiente sts BAH P POD 074234 Figura 8 Ventana para la creaci n de grupos 4 3 Configuraci n del disparo La figura 9 muestra la ventana donde se establece las condiciones de disparo Para ello habr que definir en primer lugar el n mero de muestras tanto del predisparo como del posdisparo y a continuaci n definir la Palabra de Disparo El n mero de muestras del predisparo corresponde a las muestras que se adquirir n antes de analizar la condici n de disparo El n mero de muestras del posdisparo corresponde al n mero de muestras que se adquirir n despu s de que se cumpla la condici n de disparo La suma de ambos debe ser 8K En la palabra de disparo se pueden usar los valores 1 0 y X indiferente para cada canal de entrada La conf
9. ecuta en el ordenador personal y que controla los elementos hardware para realizar las tres funciones ya comentadas El desarrollo tecnol gico hardware y software del ordenador personal ha posibilitado que los usuarios dispongan de una herramienta de bajo coste pero de una elevada capacidad de procesamiento y de visualizaci n El coste se reduce porque el mismo ordenador personal puede albergar varios instrumentos virtuales Otra caracter stica ser a la facilidad de exportaci n de los datos adquiridos y formateados para su visualizaci n a cualquier otro programa como puede ser un procesador de textos Igualmente tambi n se facilita la impresi n de los datos adquiridos mediante una impresora compartida por diversos computadores Por tanto los instrumentos virtuales tienen una serie de ventajas frente a los tradicionales como son una mayor flexibilidad otras posibilidades de programaci n un coste inferior y sobre todo el poder integrar en una nica plataforma de trabajo todos los equipos de instrumentaci n m s comunes de un laboratorio De esta forma se podr usar un computador personal para que el alumno primero simule el funcionamiento del dise o y posteriormente compruebe su funcionamiento mediante los instrumentos virtuales Actualmente existe en el mercado una amplia oferta de placas de adquisici n de datos y de paquetes software que facilitan el desarrollo de instrumentos virtuales para realizar cualquier aplicaci n Est
10. iguraci n del analizador se puede guardar en un fichero mediante el men Archivos fig 5 Si posteriormente se tiene que analizar el mismo circuito o nos sirve esa misma configuraci n para otra adquisici n se puede recuperar igualmente mediante el men Archivos 2 Configuraci n del Analizador L gico len Paso 2 Grupos X Paso 3 Disparo K3 Paso 1 Adquisicion y Frecuencia Disparo g K muestras g K muestras z Pre Disparo 7 Post Disparo Palabra de Disparo XXX XXX XXX XXX XXX XXX XX XX X Xx Anterior Figura 9 Ventana de configuraci n del disparo 4 4 Representaci n de los datos adquiridos En las ventanas anteriores se ha configurado el analizador l gico y una vez adquiridas las muestras se pueden representar en forma num rica como se muestra en la figura 10 o de forma gr fica como se muestra en la figura 11 En las dos ventanas se dispone de cursores La medida de tiempo entre ambos cursores se calcula autom ticamente por la aplicaci n cada vez que los cursores cambien de posici n y sta se representa en la parte izquierda de la ventana de representaci n num rica o en los recuadros situados encima del espacio donde se representan los cronogramas Adem s de la diferencia de tiempo tambi n se muestra la posici n en escala temporal en que se encuentra cada puntero del cursor Ji Representaci n Num rica Grupo Seleccionado POCA Insertar Borrar Elia una Opci
11. la ventaja de que permite automatizar por hardware todo el proceso de adquisici n de datos y su posterior transferencia por DMA a la memoria del computador 3 Caracter sticas del analizador l gico virtual Una de las ventajas de cualquier instrumento virtual es la facilidad de desarrollar un interfaz comprensible intuitivo y de f cil manejo sobre todo utilizando para el desarrollo de la aplicaci n los lenguajes orientados a objetos actuales A isa F A dll i A f 1 P t r r biS bi A i h tay f a a ALMT H A EEL LAL LELEL LEETE aaron o mil LA DAA A AO qye L A K RHID A Figura 2 Placa de adquisici n de datos usada en el analizador l gico virtual El interfaz de usuario del analizador l gico virtual desarrollado tiene las siguientes caracter sticas Permite configurar el analizador l gico para que trabaje en distintos modos de funcionamiento o Unao doble base de tiempos o Adquisici n s ncrona reloj externo o as ncrona reloj interno o N mero de canales Configura la frecuencia de adquisici n entre un rango dado Se puede programar una condici n de disparo acorde al tipo de adquisici n as como la cantidad de muestras que se deseen obtener antes y despu s del disparo Es posible crear varios grupos con los distintos canales de adquisici n para una mejor interpretaci n y representaci n de los datos que se pretenden analizar Representaci n de la informaci n de forma num
12. n A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 AS AT AG A5 A4 A3 A2 A1 A Cursor A Puntero 1 129125 Puntero 2 126 625 Diferencia 05 useg Cursor B Puntero 1 379 625 pra gt o Diferencia 579 63 Uuseg Figura 10 Ventana de representaci n num rica de las muestras adquiridas Mediante la aplicaci n tambi n se puede imprimir los datos adquiridos tanto de forma num rica como de cronograma seg n el formato indicado en las ventanas de representaci n Por otra parte la herramienta permite almacenar las muestras adquiridas en un fichero de forma que se pueden recuperar posteriormente para analizarlas La aplicaci n tambi n permite exportar los cronogramas como archivos de texto o de imagen para insertarlos en distintos tipos de documentos Se puede configurar varios formatos de imagen bmp pdf postscript gif jpeg M Representaci n Gr fica 0 0625 us 0 8125 us MINSA 194375us 0 4375 us 3 Imprimir Insertar Borrar Ex 0 0625 0 125 0 1875 025 0 3125 0 375 09375 05 05625 0 625 056875 075 08125 0 875 0 9375 4 4 PODA PODB 8006 0068 0064 0042 0059 0037 000c Me 0044 0024 Ma 0056 00DB 0060 003E GrupoD W004 0002 000c 0002 0007 000E 0000 0004 000G 0006 0002 0000 000E 0007 E bio bit 1 EJ ni2 EJ bit3 Grupol 00 0000 0006 0005 0004 oooc 0000 0003 0002 0004 0003 ocos 0004 0008 0000 o00c oooc Grupo2
13. os acortan los tiempos de desarrollo ya que se basan en lenguajes de programaci n orientada a objetos y de tipo gr fico En este trabajo presentamos el dise o e implementaci n del software de un Analizador L gico Virtual desarrollado con Borland Delphi sobre plataforma Windows La aplicaci n utiliza unas placas de adquisici n de datos desarrolladas por nuestro grupo de investigaci n aunque puede utilizar cualquier placa que tenga unas caracter sticas concretas 2 Componentes del Analizador L gico Virtual La figura 1 muestra un diagrama de bloques del Analizador en el que se indican los componentes de los que consta y la relaci n entre ellos Tarjeta de analizador l gico Cable de conexionado de 50 pines Panel de se ales y terminales Aplicaci n Analizador L gico Virtual Tarjeta Analizador Logico Virtual ANALIZADOR LOGICO WIRTUAL Figura 1 Componentes del analizador l gico virtual La tarjeta de adquisici n de datos realiza el almacenamiento de datos del sistema digital que queremos analizar y posteriormente los transfiere a la memoria principal del ordenador Los datos adquiridos son selectivos es decir la tarjeta almacena solamente los datos que cumplan las especificaciones programadas en la condici n de disparo y descarta los restantes La figura 2 muestra una de las tarjetas desarrolladas por nuestro grupo de investigaci n para trabajar conjuntamente con esta aplicaci n 3 Esta placa tiene
14. s en la aplicaci n aplicaci n que controlan el funcionamiento del analizador l gico y representan las muestras adquiridas 4 1 Adquisici n y frecuencia En esta ventana se configura la frecuencia y el tipo de adquisici n para lo que se dispone de dos listas desplegables que nos permiten seleccionar las opciones con las cuales se quiere programar el Analizador La figura 7 muestra esta ventana 2 Configuraci n del Analizador L gico PODA y PODB a la misma frecuencia X Figura 7 Ventana para seleccionar el tipo de adquisici n y frecuencia Los 24 canales del analizador se agrupan en dos PODs denominados A y B Todos los canales de un pod usan la misma se al de reloj que puede ser interna o externa La adquisici n se puede configurar de varias formas Ambos pods a la misma frecuencia Se usa el reloj interno por lo que la adquisici n es as ncrona ya que las muestras no est n sincronizadas con la se al de reloj Doble base de tiempos Los canales del PODB se adquieren con el reloj interno y los del PODA con el reloj externo adquisici n s ncrona Se puede configurar el flanco activo de la se al de reloj Solamente el PODA La adquisici n se puede realizar con el reloj interno o el externo y en este caso tambi n se puede seleccionar el flanco activo 4 2 Creaci n de grupos de canales La figura 8 muestra la ventana donde se crean los buses de se ales que permiten que la representaci n num rica y gr fi
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