Dissertação

{pt_PT=Arduino Analyzer} {} EVALUATED

{pt=Durante o desenvolvimento de circuitos e sistemas digitais é útil visualizar, capturar e gerar sinais elétricos. Isto é necessário em algumas disciplinas nas áreas de Sistemas Embebidos e Sistemas Ciberfísicos, nas quais os alunos usam sensores e estudam comunicação digital em trabalhos de laboratório e projetos. Estas tarefas requerem equipamento especializado e caro que normalmente não está disponível em laboratórios de informática nem nas casas dos alunos. Contudo, Kits de Iniciação Arduino — Arduino Starter Kits — estão disponíveis em alguns destes laboratórios no IST. Este documento descreve o sistema desenvolvido para permitir usar um microcontrolador Arduino Uno e uma aplicação para computador como osciloscópio, analisador lógico e gerador de sinais, conseguindo amostrar até 6 canais analógicos e até 8 canais digitais em simultâneo. Os sinais capturados podem ser armazenados para futura análise. Usado um conversor digital-analógico externo, o sistema é capaz de gerar sinais analógicos com várias formas de onda. A funcionalidade de analisador lógico permite que amostras de vários canais digitais sejam interpretadas para descodificar e representar comunicação por I2C. A avaliação do sistema mostra que este é capaz de amostrar continuamente 1 canal analógico a 76.9 kSps ou 6 canais digitais a 50 kHz, apesar de ter algumas limitações. As taxas de amostragem podem ser superiores se a amostragem não for contínua, chegando a 5.33 MHz para 6 canais digitais. São ainda descritos exercícios que demonstram algumas das funcionalidades do sistema. O sistema e os exercícios foram melhorados com base em comentários de utilizadores., en=While developing and debugging circuits or digital systems it is useful to visualize, capture and generate electric signals. This is needed in some courses in the area of Embedded Systems or Cyber-Physical Systems at IST, where students may work with sensors and digital communication during laboratory classes and in their projects for these courses. These tasks require specialized and expensive equipment that is not usually available in Computer Science laboratories nor at students' homes. Arduino Starter Kits are already available in some laboratory rooms at IST. This document describes the system that was developed to allow an Arduino Uno and a computer application to be used as an oscilloscope, logic analyzer and signal generator. It is able to sample up to 6 analog channels and up to 8 digital channels simultaneously. Captured signals can be stored for later analysis. Using an external DAC, the system is able to generate analog signals with various shapes. The logic analyzer functionality allows samples on multiple digital channels to be interpreted in order to decode and display I2C communication. The system evaluation shows that it is able to continuously sample a single analog channel at 76.9 kSps or 6 digital channels at 50 kHz, although with some constraints. Sample rates can be higher if not continuous, reaching 5.33 MHz for 6 digital channels. A few laboratory exercises are described to demonstrate some of the functionality. The system and these exercises were improved based on user feedback.}
{pt=Arduino, Osciloscópio, Analisador Lógico, Gerador de Sinais, I2C, Aulas laboratoriais, en=Arduino, Oscilloscope, Logic Analyzer, Signal Generator, I2C, Laboratory Classes}

Outubro 9, 2020, 18:0

Orientação

ORIENTADOR

Alberto Manuel Ramos da Cunha

Departamento de Engenharia Informática (DEI)

Professor Auxiliar