#量測 #數位示波器 #信號緣觸發 #時脈邊緣信號
【數位示波器,允許查看預觸資料並使用更多目標觸發模式】
有很長一段時間,示波器唯一的觸發功能就是基本的「信號緣」觸發,意即由使用者自訂臨界值來進行比較的觸發。每次檢測到上升 (或下降) 信號緣,示波器就會開始掃描信號,並且在螢幕上顯示後觸資訊;而數位示波器出色的靈活性,可查看預觸資料並使用更多目標觸發模式。由於數位示波器會將擷取到的資料存入緩衝區,使用者可查看緩衝區資料並判斷是否有觸發事件,決定是否要顯示信號。
測試過程中,偶爾會遇到看起來有些變慢的信號、系統阻抗不匹配或額外負載導致信號緣變得太慢?試著設定上升與下降時間觸發,並忽略具有正確斜率的信號緣——設定高、低位準臨界值 (通常預設 90% 和 10%),以及使用者無法接受的上升時間與下降時間,可協助剔除正常信號緣、直接進入問題核心。現今許多示波器都內建協定觸發功能,如需處理通用串列匯流排,這些觸發功能極為實用;藉由觸發啟始條件開始除錯,可檢視所出現的封包並深入洞察系統的運作狀況。
若系統出錯、或想證實所有東西都正常運用,甚至還可針對錯誤進行觸發;只須專注於有問題的區域,而不用浪費時間在沒有錯誤的封包。另一個實用功能是可開啟分段式記憶體,專門擷取一段很長時間內的錯誤。如需量測串列匯流排,使用示波器進行協定解碼與觸發可節省好幾個小時的除錯時間,不用曠日廢時搜尋錯誤。設定和保持時間觸發通常用於設定與保持時序違規的觸發,但也可用來對任何資料與時脈信號進行觸發,這是一項很重要的觸發功能。
數位設計需要在時脈邊緣出現前,先將傳輸線的狀態 (0 或 1) 在一段時間內驅穩。在接收器讀取資料時,這項功能可讓傳輸線在出現時脈邊緣信號之前,趨穩至指定的狀態。接著,資料狀態必須在時脈邊緣後維持一段時間,確保接收器有時間讀取此狀態。設定時間或保持時間若違規,系統便有可能會讀到錯誤的資訊,造成系統出錯。身為設計人員,須仔細查看系統在這個時間點發生什麼事,才能修正問題。是因為控制器出錯或線路上出現信號反射?還是其他問題?
只要將設定與保持觸發設好,便可隔離示波器上的問題。接著,可瀏覽整個事件的始末,查看造成錯誤的前因後果。若看到在上升與下降信號緣都出現一次以上的錯誤,很可能是控制器出問題。在查看資料封包時,「第 N 個信號緣叢觸發」是非常實用的功能。事實上,示波器不會執行此觸發,除非信號有了指定的閒置時間。一旦符合閒置時間要求,示波器便會等待信號緣;無需操控示波器,也可更深入探索信號。若以上探討的觸發都不符合需求,可試著查看區域觸發……。
延伸閱讀:
《更快找到並觀察信號,示波器觸發功不可沒》
http://compotechasia.com/a/ji___yong/2017/0527/35497.html
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【示波器+波形產生器+電源供應器,500 美元一次獲得!】
示波器、波形產生器與電源供應器,可謂電子工程的「量測三寶」,整套採購下來費用並不低;對新創或教學單位來說,可能是不小的負擔。量測廠商看到此一需求缺口,祭出「高規低價」的經濟型示波器以拓展新客群,可針對廣泛的嵌入式和汽車串列匯流排應用進行解碼和分析,包括 I2C、SPI、UART / RS232、CAN 和 LIN,讓人眼睛一亮的是:售價從 500 美元起跳、甚至比一支智慧型手機更親民!
量測功能涵蓋示波器、數位電壓表 (經註冊免費獲得) 和頻率計等 24 個典型示波器量測功能,可快速分析訊號並確定相關參數;閘控快速傅立葉轉換 (FFT) 函數可提供額外的訊號分析,用戶可在單一螢幕上將時域和頻域做關聯性比對,波罩限制測試還可協助檢測訊號錯誤。同系列較高階的機型,還內建可換算頻率的 WaveGen 函數產生器和頻率響應分析儀,方便理解「波特圖」基本原理。
FFT 功能可發現串擾或因放大器非線性所引發的類比訊號失真問題,讓工程師得以細察隨機/偶發突波及異常訊號。除了波特圖和波形更新率優勢外,頻寬、採樣率和儲存深度是選擇數位示波器常用的評估指標,因為將關係到可觀測的最高頻率、繪圖精細度,以及連續採集和儲存能力。以「簡單」為訴求,該系列內建 11 種演示訊號供參酌,且允許關閉「自動量測模式」,讓使用者有更多操作選擇和嘗試型態,適用於教育訓練、生產測試或自造者。
基於成本與技術考量,「頻率響應測試」通常不在經濟型示波器的標配之列,但此款新問市的「六合一整合儀器」卻罕見大手筆將其納入。透過 20Hz~20 MHz 大範圍增益與相位曲線自動掃瞄,可從波特圖看出在不同頻率條件下的系統增益大小、相位及變化趨勢;之所以能實現這個超級任務,是拜高效能元件和專業軟體分析能力所賜,可在類比通道上執行加、減、乘、除等濾波器運算功能。此外,它還免費標配兩支可切換衰減比的探棒,再為用戶省下一筆採購費用。
延伸閱讀:
《向下滲透!Keysight 進軍「經濟型示波器」市場》
http://compotechasia.com/a/celue___/2017/0425/35227.html
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#差分功率分析DPA #公共金鑰基礎設施PKI #物理不可複製功能PUF
【公共金鑰基礎設施 PKI+物理不可複製功能 PUF=最高資料安全等級】
McKinsey 指出,安全性和隱私性均被視為未來物聯網 (IoT) 增長的關鍵性挑戰,其中一個關注重點就是終端使用者可存取的 IoT 設備之安全性。從商業連網的 HVAC 系統、無線基地台到工業電力線通訊 (PLC)、航空網路、網路閘道系統,甚至發電廠關鍵能源基礎設施等,都可發現這些設備的蹤跡。威脅向量林林總總,有真實、也有假設;事實證明,單單倚賴軟體安全功能是不夠的。
幸好現今的 FPGA SoC 器件可實現一路擴展到 IC 層面的可調節安全方案,有助於提供全方位、可調節的安全性,同時以小佔位面積維持低功耗系統運作。幾乎任何連接至其他設備以及終端使用者可存取的設備,均存在危險性;以汽車領域為例,一則虛假的先進駕駛輔助系統 (ADAS) 訊息把前方車輛速度和方向的錯誤資訊發送至其他車輛或基礎設施 (統稱為 V2X) 系統,便可能會引起事故。
此外,惡意的資料操作也可能會造成交通中斷,使整個城市陷入混亂。在工業環境中,使用者可存取的設備,包括智慧電網現場控制器和公用事業流的監控器,很可能會讓惡意攻擊有機可乘;醫療保健產業的攻擊向量,來自與病患監控相關的使用者存取設備;在通訊基礎設施中,4G/LTE 網路的無線小型蜂巢系統同樣容易受到攻擊,通常經由第三方存取供應商的網路安裝在街道上。
使用者存取設備也容易面臨智慧財產權 (IP) 盜竊和產品反向工程的威脅,因此需要從「器件級別」開始的端至端分層安全功能,才能保護這些設備,避免發生 IP 盜竊、反向工程、篡改和複製,並防止被用作網路攻擊工具。今天的 FPGA 器件結合了設計安全性 (包括防篡改措施的晶片級保護)、硬體安全性 (電路板級和供應鏈),以及資料安全性 (涵蓋設備收發的所有通訊) 來支援這項戰略。
為保護設計,應將配置位元串流加密;一旦檢測到未經授權的存取和篡改,便會進行歸零。若要進一步提供更好的保護,則需從硬體安全著手,須能抵禦「差分功率分析」(DPA) 攻擊——只要使用並不昂貴的電磁探針和簡單的示波器便可發現加密金鑰,以確保電路板運行的代碼是可信的,且建構產品的供應鏈是安全的。信任根 (root of trust) 是硬體安全性的起點。
延伸閱讀:
《物聯網中的硬體安全性》
http://compotechasia.com/a/ji___yong/2016/0813/32908.html
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#美高森美Microsemi #SmartFusion2
圖檔取材:pixabay.com
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