用树莓派Pico搭建你自己的100MS/s逻辑分析仪

July 09, 2025

采用开源Pico逻辑分析仪,化解数字调试难题

调试数字电路和嵌入式系统通常需要专用工具,而逻辑分析仪在观察数字信号行为方面更是不可或缺。虽然专业级逻辑分析仪价格不菲,但开源的 LogicAnalyzer 项目提供了一个基于多功能树莓派Pico的强大且经济实惠的替代方案。该项目提供搭建一个24通道、100Msps逻辑分析仪所需的一切,能够捕获深达32k个采样点,并具备高级触发功能和精密的跨平台软件应用程序。

什么是LogicAnalyzer?

LogicAnalyzer利用树莓派Pico的可编程I/O(PIO)状态机实现高速数据捕获。与传统微控制器因CPU开销难以跟上高频信号分析不同,Pico的PIO单元专为高效、单周期I/O操作而设计。这使得LogicAnalyzer能够以高达100Msps的速率实现复杂的触发机制,包括边沿触发、快速模式触发和复杂模式触发。

该项目包括: * 硬件设计:核心分析仪单元和可选电平转换板(对于处理5V信号至关重要,因为Pico本身是3.3V)的原理图和PCB布局。这些设计经过优化,即使在高速下也能确保最小的信号劣变。 * 固件:针对树莓派Pico优化的固件,以易于刷写的UF2文件形式提供。该固件处理高速数据采集和高级触发。 * 软件应用程序:一个基于AvaloniaUI开发的强大跨平台桌面应用程序,兼容Windows、Linux和macOS。这个用户友好的界面允许详细的可视化捕获数据、通道命名、区域高亮显示以及与协议分析仪(SPI、I2C、串行等)集成。

主要特性与功能

  • 高性能:24个通道,采样率高达100Msps,这对于分析高速数字总线至关重要。
  • 深度内存:可捕获多达32,767个采样点,并且正在开发中以大幅增加此容量(8通道模式下高达131,071个采样点,Pico 2支持下甚至超过38万个采样点)。
  • 高级触发:支持边沿触发、快速模式触发(最多5个通道)和复杂模式触发(最多16个通道)捕获,从而实现特定事件的精确隔离。
  • 跨平台软件:专用的图形用户界面(GUI)应用程序提供直观的数据可视化、分析和协议解码体验。它支持将捕获数据导出为Sigrok/PulseView等标准格式。
  • WiFi支持(Pico W):未来的更新将通过树莓派Pico W集成完整的WiFi功能,实现无线数据传输,甚至电池供电的远程操作——这对于难以接近的系统进行现场调试将是颠覆性的。
  • 菊花链:4.0版本中的一项重大增强功能,允许将多个分析仪板进行菊花链连接,将通道数扩展到惊人的120个(通过五个串联设备)。
  • 协议分析器:内置对SPI、I2C和RS-232等常用协议的支持,并提供易于使用的插件系统以开发自定义解码器。
  • 社区与支持:该项目积极维护,拥有响应迅速的开发者和活跃的社区,共同推动其发展并提供支持。

PIO的强大之处

LogicAnalyzer卓越性能的奥秘在于树莓派Pico的PIO单元。这些专用硬件模块可以高速运行小型、确定性的程序,并且独立于主CPU。正是这种并行处理能力使得LogicAnalyzer能够同时捕获数据并检测复杂的触发条件,而不会遗漏任何信息,这对于传统的CPU驱动GPIO采样来说是无法实现的壮举。

开始搭建您自己的逻辑分析仪

无论您是经验丰富的电子爱好者、嵌入式系统工程师,还是渴望学习数字信号的学生,LogicAnalyzer项目都提供了一个绝佳的机会,让您以极低的成本构建一款专业级工具。该项目GitHub页面上全面的文档,包括原理图、固件和软件构建说明,让任何具有基本电子和编程知识的人都能轻松上手。

立即探索LogicAnalyzer GitHub仓库,深入数字调试的世界,并为这个激动人心的开源项目贡献一份力量吧!

原创文章: 查看原文

分享本文