HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG AVD. FOR TEKNOLOGI INSTITUTT FOR ELEKTROTEKNIKK 7005 TRONDHEIM UTARBEIDET: M3-B: INNFØRING I BRUK AV LOGIKKANALYSATOR

Transkript

1 LABORATORIEOPPGAVE HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG AVD. FOR TEKNOLOGI INSTITUTT FOR ELEKTROTEKNIKK 7005 TRONDHEIM FAG: WO633E Laboratorium ØVING: M3-B: INNFØRING I BRUK AV LOGIKKANALYSATOR UTARBEIDET: Des. 88 REVIDERT: R.M. Sept. 95 INNHOLD: INNLEDNING... 1 Logikkanalysatoren:... 1 Måleobjektet:... 2 FORARBEID... 2 Programmering ARBEIDSFORSKRIFT Bruk av logikkanalysatoren PM Tidsmålinger Måleoppgave:... 5 INNLEDNING Oppgaven skal gi en kort praktisk innføring i bruk av logikkanalysatoren PHILIPS PM3585. Denne logikkanalysatoren kan brukes både til tidsanalyse (TIMING) og tilstandsanalyse (STATE). I denne oppgaven skal vi konsentrere oss om tidsanalyse. Som måleobjekt skal vi benytte serieporten i R6522 VIA'en i mikroprosessor-treneren MAT965. Vi skal bruke logikkanalysatoren til å se på tidsforløpet når to trenere kommuniserer med hverandre ved hjelp av serieportene. Logikkanalysatoren: En logikkanalysator er i prinsippet et spesialisert oscilloskop, hvor vi kun måler tidsforløp og tilstander uten å interessere oss for spenningsverdier. Tidsforløpene kan presenteres som et tidsdiagram som viser hvordan enkeltsignaler endrer verdi som funksjon av tiden (TIMING), eller vi kan presentere grupper av signaler som binærtall eller hextall i et hendelsesforløp hvor hver tilstandsendring defineres som en ny hendelse (STATE). 1

2 Måleobjektet: Måleobjektet er to mikroprosessor-trenere som skal kommunisere ved hjelp av serieporten i VIA'en (R6522, IC 4 på hovedkortet). Maskinene sammenkobles ved at henholdsvis CB1 (CLOCK), CB2 (DATA) og jord er forbundet med hverandre. Dette gjøres enklest ved å bruke to flatkabler og det utlagte koblingskortet hvor sammenkoblingen er ferdiglaget. Serieporten i senderen skal konfigureres for serie ut med skiftklokke styrt av timer 2 (T2). T2 skal lastes opp med verdien 02, som dermed gir en passe høy baudrate. Serieporten i mottakeren skal konfigureres for serie inn med ekstern klokke, og interrupt fra skiftregisteret skal enables. FORARBEID Programmering. Denne delen av oppgaven skal gjøres FØR lab-dagen. Lag programmer for de to mikroprosessor-trenerne slik at de kan kommunisere ved hjelp av serieporten (se under beskrivelsen an måleobjektet). Senderen skal virke slik at når du trykker en tast på tastaturet, skal ASCII-koden for denne tasten sendes ut fra serieporten samtidig som displayet viser hvilken tast som ble trykket. Mottakeren skal hente inn nye karakterer fra serieporten og vise i displayet. Hint: Mottakerrutinen trenger ikke å være interruptdrevet selv om interrupt fra skiftregisteret enables. Det enkleste er å teste på flagget for skiftregisteret i IFR-registeret. Lag en "dummyread" av skiftregisteret i mottakeren i initieringsdelen av programmet. Dette må gjøres for å nullstille bit-telleren i serieporten. ARBEIDSFORSKRIFT 1. Bruk av logikkanalysatoren PM3585. Studer vedlegget som omhandler "Front panel", "Keyboard" og "Rear panel", som beskriver frontpanelet, tastaturet og signaltilkoblingen for den aktuelle logikkanalysatoren. Utlagt på arbeidsplassen finnes en mer utførlig beskrivelse "Logic Analysers PM3580 / PM3585 User Manual". Oversiktsskjema for MAT965 og dokumentasjon for R65C22 er også utlagt. Tilkoblinger: Først kobles en av jordingspinnene (merket T) i pod 1 til jord på koblingskortet. De tre første probene (pinnene) i pod 1 kobles henholdsvis til CB1, CB2 (tilgjengelig på koblingskortet) og CS2 på sender - VIA'en (pinne 23 på IC 4). Den fjerde proben kobles til R/WR signalet (pinne 22 på samme IC). Slå på strømmen til trenerne og logikkanalysatoren (disketten må stå i). Når analysatoren er klar, vises "CONFIG"-menyen på skjermen. Vi skal bruke analysator 1 med pod 1 tilordnet denne. Drei på rattet og se hvordan kursor flytter seg mellom de enkelte "rammer" i menyen (du kan også bruke piltastene). Ved å trykke SELECT-tasten får vi fram undermenyer, eller en kursor kommer fram for evt. endring (prøv dette på noen av alternativene). Dette gjelder alle menyene (TRACE, DISPLAY, FORMAT, osv.). Du skal nå gi analysator nytt navn etter eget valg. Dette gjøres ved å flytte kursor til rammen etter "Name" (hvor det nå står Analyser 1). Trykk SELECT, skriv det nye navnet og avslutt med SELECT. Bokstavtastaturet fungerer som vi er vant med fra PC'en. 2

3 Legg merke til at i rammen hvor det står "Pod 1" er det en indikator som viser aktiviteten på de enkelte pinnene i pod'en (høyt, lavt eller tidsvariabelt signal). Trykk FORMAT-tasten. Du skal nå definere en del etiketter (labler) som skal tilordnes de enkelte signaler fra pod 1. Til venstre i skjermbildet har du nå 16 rammer for etikettnavn (nå står det a, b,..., p i rammene). Sett kursor til den øverste av disse og trykk SELECT. Du får nå opp en undermeny med en hake øverst til venstre hvor kursoren står. Flytt kursoren til rammen etter "name" og skriv inn det nye navnet (CB1). Avslutt ved å flytte kursoren tilbake til haken og trykk SELECT. De to lange rammene til høyre for etiketten bruker vi til å tilordne et av signalene fra pod 1 til denne etiketten. Flytt kursor til den aktuelle rammen og trykk SELECT. Strek ( ) betyr at motsvarende pinne er tilordnet (tilkoblet). SELECT-tasten kan nå brukes til å toggle mellom strek og prikk (prikk betyr utilkoblet). Sørg for å få bare en strek lengst til høyre i rammen slik at bare CB1 signalet er tilordnet denne etiketten. Avslutt operasjonen ved å flytte kursoren v.hj.a. piltastene. Gi på samme måte de tre neste etikettene fornuftige navn og knytt (tilordne) dem til sine respektive signaler (CB2, CS2 og R/WR). Logikkanalysatoren foreslår selv en logisk tilordning. Du har nå definert fire etiketter og knyttet dem til hver sin pinne i pod 1. Før du forlater denne menyen bør du undersøke hvilke undermenyer du finner under rammen der det står TTL. Her kan du, om du arbeider med andre logikktyper, velge eller definere aktuelle logiske nivåer for de signalene du skal måle på. Legg inn og start opp senderrutinen i den mikro-maskinen du vil benytte som sender. Trykk deretter RUN-tasten og se at skjermen begynner å ligne et oscilloskop-bilde, hvor de fire første kanalene er merket med de etikettene du nettopp har definert. Uavhengig om programmet virker eller ikke, kan du nå begynne å se på signalene med logikkanalysatoren, men da må du først sette opp triggevilkårene. Serieporten starter å sende straks det skrives til SR (skiftregisteret) i VIA'en. Skriving til VIA'en kan detekteres ved at chip select signalet (CS2 = 0) og write signalet (R/WR = 0) er aktive samtidig. Klarer vi å registrere når dette skjer, vil vi også kunne se når sendingen starter. For å sette triggevilkåret, går du inn i TRACE-menyen (trykk TRACE-tasten). Nederst på skjermen finner du igjen de fire signaletikettene du definerte tidligere. Under disse har du rammer for "Base", som bestemmer hvordan registrerte data skal presenteres. Siden vi her opererer med enkeltsignaler, er det fornuftig å velg binær representasjon. Altså, skift fra hexadesimal (Hex) til binær (Bin) representasjon! Nedenfor "Base" finner du rammer for "Timeword". Her kan du sette opp en maske for det bitmønsteret du ønsker å knytte triggingen til (X betyr "don't care"). Vi ønsker å finne bitmønsteret 00 i CS2 og R/WR, og følgelig må du da sette inn 0 i de tilsvarende rammene. Dette gjør du enklest ved å sette kursor i rammen og trykke 0. Nå har du satt opp hvilket bitmønster som skal føre til trigging. I neste omgang må du gå helt øverst på skjermen der det står en linje som starter med rammen "L1". Gå til de forskjellige rammene på linjen og se på de forskjellige undermenyene. Du kan nå sette opp at analysatoren skal trigge så snart den finner det angitte bit-mønsteret. (Det skal i tilfelle stå: L1 If Timeword 1 times, Stop trigger Timing). 3

4 I de fleste tilfeller ønsker vi derimot trigging på en bestemt flanke. Derfor må vi legge inn en test til. Det gjøres ved å flytte kursoren til rammen "L1". Trykk INSERT-tasten, og du vil få en ny linje som starter med "L2". Vi ønsker nå at det idet L1-vilkåret inntreffer, skal analysatoren lete etter L2-vilkåret for så å stoppe. I L1 skal vi altså ikke stoppe, men gå til L2 (og ingen trigging). I L2-vilkåret skal vi teste på edge, stoppe og trigge på timing. Når du nå går helt ned på skjermen igjen, ser du at det har kommet en ny linje med navnet Edge. I de enkelte feltene på denne linjen kan du sette opp de flankene du vil ved å toggle med SELECT-tasten. Når flere flanker er definert, vil analysatoren trigge på den første som oppstår. Nå kan du enten trigge på positiv flanke i CS2 eller R/WR signalet (bruk det siste alternativet). Dette gjør du ved å flytte kursor til den aktuelle rammen og trykke SELECT til du finner det alternativet du ønsker. Pil opp betyr positiv flanke osv., prikk (.) betyr at dette signalets flanker er uinteressant for triggingen. Før du forlater TRACE-menyen er det lurt å gjøre seg kjent med de rammen som står til venstre i øverste halvdel av skjermen. Nå skulle alt være klart for den første "prøveturen". Ved å trykke RUN-tasten, vil nå logikkanalysatoren begynne å "se" etter triggevilkåret. Trykk nå en tast på treneren (sender). Nå skjedde det forhåpentligvis noe. Kanskje noe av hendelsesforløpet er utenfor skjermen? Det kan i så fall skyldes den "sweep-hastigheten" (T/Div) som er innstilt. Endring av sweephastigheten gjøres ved å flytte kursor til rammen merket "T/Div" og trykke SELECT. Undermenyen som kommer opp skulle være lett å forstå. En annen måte å endre sweephastigheten på er å dreie på rattet når kursoren står i "T/Div"-rammen. Prøv begge metodene. Trykk RUN og en tast på treneren hver gang du vil ha en ny måling. Vær oppmerksom på at hele skjermbildet kan flyttes til sidene for å få fram den ønskede delen av tidsforløpet. Dette gjøres ved å sette kursoren i rammen "X" og dreie på rattet. Velg nå passende sweephastighet og flytt skjermbildet til du får hele sendingen inn på skjermen. Nå skulle tidsforløpet stort sett fylle ut skjermen (forutsatt at senderrutinen virker). Legg merke til den horisontale grå streken med ei svart ramme rett over kurvene. Dette er en indikator som viser hvor stor del av "innspillingen" du har på skjermen i øyeblikket. Den viser også hvor du befinner deg tidsmessig. Legg inn og start opp mottakerrutinen i den andre treneren (mottakeren). VIA'en i denne maskinen skal nå være konfigurert slik at den gir aktivt signal på IRQ utgangen når den har mottatt en 8-bits karakter. Vi skal nå trigge på dette signalet, og må derfor ta det inn på neste ledige inngang på pod 1. Gjør dette (IRQ utgangen er pinne 21 på IC 4). Gå til FORMATmenyen og definer en ny etikett IRQN som tilordnes dette signalet! Gå deretter inn i TRACEmenyen og endre triggevilkåret slik at eneste vilkår blir negativ flanke i IRQN. Ta en måling og se hva som skjer. Dersom hele forløpet nå ligger utenfor skjermbildet, må du forsøke på egen hånd å få forløpet inn på skjermen igjen (det kan være nyttig å ta nye målinger når forløpet virker "avkortet"). Når du er fornøyd med skjermbildet, kan du kontrollere at den tidssekvensen du får for en bestemt karakter stemmer med ASCII-verdien til denne karakteren. 2. Tidsmålinger. Når vi skal måle tidsforsinkelser, periodetider m.m., kan vi benytte to markører R og S. Flytt kursor til rammen "S" og drei på rattet. Du ser nå at S-markøren flytter på seg. Når markøren er plassert der du vil ha den, parkerer du den ved å flytte kursoren. R-markøren flyttes på tilsvarende måte. Legg merke til at i rammen som heter "R-S" kan du lese av tidsdifferansen mellom de to markørene. Dette kan du nå bruke til tidsmåling. 4

5 3. Måleoppgave: Studer signalforløpene og sammenlign med timingdiagrammene i databladet for R6522 VIA. Protokollen for denne oppgaven skal inneholde måleresultater med kommentarer, samt printerutskrift av siste skjermbilde på logikkanalysatoren Mål periodetiden for skiftklokka (CB1) og sammenlign med oppsettet av serieporten Mål tidsforsinkelsen mellom negativ flanke i skiftklokka og omslag på datautgangen Mål tidsforsinkelsen fra skrivingen til serieporten er ferdig til skiftklokka går lav første gang Mål tidsforsinkelsen mellom positiv flanke i siste klokkepuls og negativ flanke i IRQsignalet. Gjenta samme måling 4 ganger. Hva kan årsaken være til eventuelle forskjeller i de 4 tilfellene? Utskrift til printer: Gå til PRINT-menyen og ta en utskrift av siste skjermbilde. Når vi som her har brukt logikkanalysatoren til å se på tidsforløp og til å måle tid, sier vi at vi har brukt den til TIMING-analyse. Vi kan også bruke den til såkalt STATE-analyse. Dette er spesielt nyttig når vi ønsker å se på hva som skjer på data- og adresse-bussen i en prosessor. Slik kan vi kontrollere at programmet går som det skal. Presentasjonen på skjermen i en STATE-analyse kan være binær, hexadesimal eller i ASSEMBLY-kode (dersom analysatoren har disassembler for den aktuelle prosessoren). Så langt tiden tillater det anbefales det at du "utforsker" analysatoren på egen hånd. 5