SmartScope, oscilloscope USB, analyseur logique et générateur de signaux

Le SmartScope de Labnation est un oscilloscope USB, un analyseur logique et un générateur de signaux particulièrement pratique et abordable, avec un certain nombre de caractéristiques remarquables. La plupart des oscilloscopes USB ont été conçus pour être utilisé avec un PC Windows ou Linux. Le SmartScope est une exception en soi: il fonctionne aussi bien sur tablette Android, un iPad ou un système Mac OS X. Le logiciel a été élaboré pour afficher une interface utilisateur identique sur toutes les plateformes. Un autre grand avantage est que le logiciel standard comporte déjà plusieurs décodeurs pour les protocoles de signaux numériques.

Le SmartScope est disponible dans la boutique Elektor. En introduction, regardez la vidéo Elektor avec l'un des développeurs, Riemer Grootjansfor, montrant l'oscilloscope à l'éditeur d'Elektor Jan Buiting.

Aspect matériel du SmartScope

L'équipement du SmartScope est fait d'un petit boîtier métallique (pour un bon blindage), d'une paire de connecteurs BNC à l'avant pour les entrées analogiques, d'un connecteur 16 broches à l'arrière pour les huit entrées digitales de l'analyseur logique, de quatre sorties digitales, ainsi que la sortie du générateur de signaux arbitraires intégré (AWG). A l'arrière se trouvent également un connecteur mini et micro-USB. Le mini-USB est pour connecter une tablette, un smartphone ou un ordinateur ; le micro-USB est utilisé pour une alimentation externe.

La carte du circuit imprimé contient un puissant FPGA Spartan 6 de Xilinx, qui prends en charge les tâches principales (comme le traitement des données mesurées et la gestion du générateur de signaux). La conversion des signaux d'entrée est effectuée par un convertisseur A/N avec 100 Méch/canal et une résolution de 8 bits. Une puce RAM fournit une mémoire tampon de 4 Méch/canal. Un contrôleur PIC se charge des communications avec l'ordinateur via la connection USB. Il y a plusieurs relais et ampli-ops en entrée pour les différentes gammes et sélections AC/DC. La bande passante de la section d'entrée analogique est de 45 MHz. C'est assez important par rapport à la fréquence d'échantillonnage de 100 Méch/s. Ceci est un choix délibéré pour minimiser l'atténuation du signal d'entrée autant que possible. La plage d'entrée utile va de 10 à 20 MHz (également indiqué par Labnation).

Aspect logiciel

L'un des objectifs les plus importants poursuivi par les développeurs était que le logiciel fonctionne sur presque tous les systèmes d'exploitation, avec une interface utilisateur identique. Il peut donc tourner sur un PC standard ou sur un portable, mais aussi sur une tablette ou un smartphone. Les développeurs estimaient également que les commandes sur la plupart des oscilloscopes USB étaient limitées. L'interface utilisateur est souvent quelque part une copie des oscilloscopes matériels, qui existent depuis les années 1950. L'ensemble du panneau de commande, incluant les boutons, est souvent simulé à l'écran, où des menus déroulants sont utilisés pour toutes sortes de paramètres. Ceci paraissait un peu dépassé et pas du tout intuitif. Le logiciel du Smartscope se devait d'être différent et inclure des interfaces modernes telle qu'un écran tactile. Le résultat est une interface de contrôle qui vous rappelle votre première expérience avec une tablette ou un smartphone : c'est un peu déroutant au départ, mais tout rentre très vite dans l'ordre. C'est comme si vous donnez à quelqu'un sa première tablette : il va jouer un peu avec et après un quart d'heure, c'est comme s'il l'avait utilisé toute sa vie. Le logiciel du Smartscope produit le même effet. Il faut un peu de temps pour s'y habituer, mais ensuite cela devient tellement évident que vous ne voulez plus utiliser les méthodes traditionnelles.

Sur la gauche se trouve le menu principal avec tous les paramètres. En bas, se trouvent les réglages les plus couramment utilisés. Le reste de l'écran est occupé par l'oscilloscope et l'échelle où sont affichés les signaux mesurés. 



Il s'agit des deux entrées analogiques ou les huit entrées digitales en mode analyseur logique. Lorsque l'un des décodeurs série est utilisé, les données décodées seront également affichées. Jusqu'à présent, il n'y a rien de vraiment spécial. Ce qui est remarquable est l'absence de boutons poussoirs et rotatifs. Au lieu d'utiliser des menus et des boutons, presque tout est géré avec les clics de la souris ou en faisant glisser vos doigts (dans le cas d'un écran tactile).

Cela prends un peu de temps pour s'y habituer. Mais dès lors que vous avez trouvé comment changer un paramètre (comme changer le gain en entrée en utilisant les pincements/étirements avec vos deux doigts), cela devient rapidement une seconde nature. Chaque signal a un cercle coloré identique à gauche de la grille qui cache un certain nombre de fonctions. en mettant le doigt dessus ou en cliquant avec la souris, un petit menu s'affiche vous permettant de régler le couplage AC/DC, le déclenchement, l'atténuation de la sonde ou de masquer le signal. Il y a un cercle semblable à droite de la grille. Le menu qui lui est associé vous permet de sélectionner la voie de déclenchement et son front montant ou descendant. Une fenêtre peut s'afficher montrant les réglages et beaucoup d'informations détaillées concernant le signal. Lorsque vous n'en avez plus besoin, vous pouvez la glisser hors de l'écran.

En-haut de l'écran vous pouvez appeler la mémoire tampon matérielle. Cela montre le contenu complet du tampon (4 Méch). De là vous pouvez rapidement et facilement sélectionner la section qui vous intéresse et y regarder de plus près. Le menu sur la gauche comporte une section qui configure le générateur de signaux. Pour l'instant, l'utilisateur peut choisir parmi des formes d'ondes standard, ou importer un signal défini par lui-même à partir d'un fichier CSV, stocké sur Dropbox ou un disque dur local. Une chose notable est la présence de nombreux décodeurs digitaux en standard dans le logiciel. Cela est inhabituel pour des produits dans cette gamme de prix (vous vous attendez à payer en plus pour ces suppléments). Ces décodeurs sont utilisés pour clarifier différents types de formats digitaux et afficher des éléments tels que les valeurs instantanées et les adresses des données. Il y a des décodeurs pour I²C, 3-fils et 4-fils SPI et UART inclus avec le logiciel. Il est également possible pour les utilisateurs d'écrire leur propre décodeur, et de le partager avec la communauté Smartscope. Un tel décodeur est constitué d'un simple fichier DLL, qui doit être ajouté au système de fichier Smartscope. Ceci a été configuré de telle manière que son utilisation est possible sur toutes les plateformes sans modifications.
 

Plateforme de dévelloppement FPGA 

En interne, le SmartScope est construit autour du puissant FPGA Spartan 6 de Xilinx, ce qui permet de l'utiliser en tant que plateforme de développement FPGA. Elektor vous propose un SmartScope Maker Kit unique, qui inclut une version spéciale du Smartscope et deux programmateurs avec leurs câbles associés. Pour permettre l'utilisation du Smartscope en tant que plateforme matérielle de prototypage FPGA, les logiciels et micrologiciels de Labnation sont open-source et sont optimisés à cet effet. Avec l'accès aux fichiers VDHL de la plateforme, il vous est facile de compiler votre propre code FPGA et de le télécharger dans le Smartscope. Ensuite, vous pouvez le contrôler par la liaison USB depuis un ordinateur, tablette ou smartphone. Harry Baggen, ancien rédacteur en chef d'Elektor avec un intérêt prononcé pour les équipements de mesure, a publié un article à propos du Maker Kit. Il y avait également un article dans Elektor Magazine 11/2016, dont le PDF est disponible en téléchargement gratuit. 
   

Traduction : Laurent Rauber