USB AVR LAB als Oszilloskop

[Helmut S. (heansch)]

a) Ich selbst:
vor ca. 4 Jahren habe ich begonnen mich mit AVR Controller zu 
beschäftigen und habe einen preiswerten Programmer gesucht nachdem ich 
herausgefunden hatte, dass das AVR-Studio mit dem GCC Compiler so 
zusammenarbeitet, dass man nicht gezwungen ist mit dem AVR-Studio in 
Assembler zu prgrammieren. Das "AVR-GCC-Tutorial" bei 
Microcontroller.net hat mir beim Einstieg sehr geholfen.

b) Ich habe mir einen "USB AVR Lab" gekauft. Der hat in Verbindung mit 
einem ATMEGA 32 auf einem B-Control Board (http://www.nettypes.de, 
Martin Kaupp, leider nicht mehr "aktiv") und dem damals von mir 
verwendeten AVR-Studio auch funktioniert. Nach einem defekten Mainboard 
auf meinem PC, viel Ärger und neuer Installation des dann aktuellen 
AVR-Studio hat sich der "USB AVR Lab" betrieben als Programme nicht mehr 
als kompatibel mit dem AVR-Studio erwiesen. Siehe 
Beitrag "Re: AVR Studio 4.18 AVRISP mkII".
In diesen Wirren und dem Verdacht, dass ich den USB AVR LAb beschädigt 
haben könnte habe ich mir einen zwiten gekauft. Das hat dann leider 
nicht geholfen, und ich habe einen Original "AVRISP mkII" gekauft (ca. 
38 Euro). Das war dann wirklich die Lösung.

Nachdem ich die 2 "USB AVR Lab" nicht mehr als Programmer verwenden 
wollte, plante ich diese als Oszilloskope zu verwenden. Die Idee ist ja 
auch wirklich gut, und zum debuggen von Signalen kann ein einfaches 
"Speicheroszi" mit 2 Kanälen ja auch wirklich nützlich sein - wenn es 
funktioniert.

c) Der weitere Bericht beschreibt Versuche mit folgeden Komponenten:
1. USB AVR Lab Hardware, 2 Stück
2. SW zum Laden der Oszi Firmware
   1040_avrlabtool_i386-win32-5.10.exe
3. Windows Programm mit dem die Oszi Funktion ausgeführt wird
   1851_usbavrlaboszi_i386-win32-0.6.exe
4. PC mit Windows 7 Home Premium 32 Bit-Betriebssystem, + SP1
5. Spannungsteiler (10 Gang-Poti)und Schutzdioden-Anrodnung Zenerdiode
   10V, 1N4148 als Schutzbeschaltung für zu große und negative 
Spannungen
   in 2-facher Ausführung.

d) Versuchsdurchführung und Ergebnis Hardware:
Mit dem Spannungsteiler habe ich bei dem älteren USB AVR Lab den 
Spannungsteiler so abgeglichen, dass die Anzeige einer Gleichspannung 
auf dem Bildschirm mit einem Digital Multimeter übereingestimmt hat 
(=Abgleich). Das habe ich an beiden Oszi-Vorsätzen gemacht. Dann habe 
ich den neueren USB AVR LAB angeschlossen und untersucht, ob der sich 
denn gleich verhält.
==> Warum auch immer, mit dem neueren USV AVR Lab ist die angezeigte 
Spannung nur ca. 0,15V den ersten hatte ich auf die richtigen 2V 
abgeglichen. Der Eingangswiderstand ist offensichtlich arg 
unterschiedlich. Kein Problem, man muss eben den Spannungsteiler auf den 
individuellen USB AVR Lab anpassen / abgleichen. Damit denke ich kann 
man leben.
Wie das bei dem angebotenen Vorsatz mit 100 kOhm Widerstand und 2 Dioden 
funktioniert weiß ich nicht.

e) Ergebnis Software:
1. Mit der Treiberinstallation hatte ich zunächst Probleme irgendwann 
hat es aber dann geklappt (leider kann ich nicht berichten warum).
2. Die Installation des Firmware-Lade-Programms "USB AVR LAB Tools" und 
der Oszi Software "USB AVR Lab Scope" war absolut unproblematisch.
3. Der neuere USB AVR Lab wurde zwar erkannt, konnte aber nicht in den 
Bootmodus versetzt werden. Mit der Beschreibung "Bootloadermodus 
erzwingen" (=auf dem USB AVR Lab den Pin PC2 auf Masse legen während dem 
Anstecken des USB-Kabels) konnte ich die Hardware mit der Oszi Firmware 
laden. Jetzt hatte ich beide USB AVR Lab mit Oszi Funktion verfügbar.
4. Das Windows Programm "USB AVR Lab Scope" macht einen sehr 
aufgeräumten jedoch noch nicht reifen Eindruck. Ich wünsche mir 
Bedienungshinweise, weil ich außer der Time-Base (Zeit), Spannung/div 
und Offset nichts richtig bedienen kann. Entweder ich durchschaue es 
nicht, oder es funktioniert bei mir nicht. Wenn ich beide USB AVR Lab 
anschließe, dann habe ich 2 mal Kanal 1 oder auch manchmal 2 mal Kanal 
2, manchmal aber auch 2 unterschiedliche wie erwartet.

f) Die Windows SW "USB AVR Lab Scope" im Einzelnen:
1. Ein stehendes Bild habe mit "Trigger Typ" "Trigger Level" nicht 
hingebracht.
2. Die erhoffte Funktion in Richtung Speicher Oszi ist in der Software 
sichtbar (Buffer Länge, Sample Rate) und am unteren Bildschirmrand einen 
Slider mit dem ich vermute, dass bei angehaltener Aufzeichnung die 
Graphen angeschaut werden können (sollen ?). Wie ich diese Elemente 
nutzen kann habe ich nicht herausgefunden.
3. Beim 2-Kanal Betrieb zeigen beide Graphen das gleiche an. Ich wollte 
eine TWI Kommunikation auf SCL und SDA darstellen. Ich hatte so viel 
Rauschen auf den Leitungen, so dass ich für eine weitere Bewertung einen 
Rechteckgenrator verwendet habe und Generator mit meinem Oszi Vorsatz 
and den USB AVR Lab mit einem BNC Kabel verbunden habe. Das Signal 10ms 
low, 15ms high macht 40 Hz, 4V Amplitude (mit analogem HAMEG HM204 
Rauschfrei und mit stehendem Bild gemessen).
4. Optische Kleinigkeiten
Das Feld "Sample Rate" ist für die Darstellung der Einstellung während 
der Verstellung zu kurz.
Die Einblendung SPG/Div und Zeitablenkung sind so klein, dass ich die 
mir Größer im Einstell-Bereich wünsche.
Die Offset Schieber sind gut. Als Vorschlag möchte ich ergänzen, dass 
eine "Ziel Linie" über den Bildschirm gehen sollte, wenn man die in der 
Höhe positioniert.
Gleiches gilt für den Einstell-Schieber "Trigger Level".
5. Bei Einstellung Länge = 20,00 stimmt wohl die Abtastrate nicht. Das 
Impuls/Pausen-Verhältnis wird nicht richtig dargestellt.
6. Als ich die "Sample Rate" Richtung oberes Ende verstellt habe hat 
dies "plötzlich" den Offset beeinflusst. Höhere Sampling Rate hat 
möglicherweise zu einem gravierenden Fehler der Darstellung geführt.
7. Wenn man bei angehaltener Aufzeichnung am Offset verstellt, dann 
verschwindet die Anzeige der Aufzeichnung.
8. Als ich die Sampling Rate Höher als 20 (konkret auf 30, bei Länge 
=20) eingestellt hat das Impuls/Pausen-Verhältnis überhaupt nicht mehr 
gestimmt. Statt 10ms low 15ms high hatte ich 7ms low 12 ms high.
9. Manchmal zeigen beide Kanäle das gleiche an, manchmal jeder sein 
"richtigs" Signal.
10. Wenn ich beide Kanäle (Länge=20, Sample Rate=20) auf das o.g. 
Rechteck-Signal hänge, dann zeigen nicht beide Kanäle das gleiche an.
11. Dass die Umschaltung AC / DC fest auf DC steht stört nicht. Man 
sieht, dass hier eine Funktion angedacht, aber noch nicht implementiert 
ist.

Auf der Web-Seite: http://www.ullihome.de/wiki/USBAVRLab/index ist zu 
lesen:
"Das USB AVR Lab kann als einfaches Oszilloskop eingesetzt werden. So 
sind DC-Messungen bis zu 230 kHz Abtastrate und bis 10V möglich.
Es können einfach mehrere USB AVR Labs an den PC angeschlossen werden, 
um ein Mehrkanal-Oszilloskop zu erhalten."

Feststellung: Ein Oszilloskop wird vor allem benötigt wenn es sich 
gerade n i c h t  um DC-Messungen handelt, und Sigalverläufe von 
Interesse sind.

Ich stelle fest, dass dieses Programm potenital hat für den 
Hobby-Bereich wegen der geringen Kosten interessant zu werden, aber auf 
Basis meines Tests bei weitem noch nicht ist - schade ich habe mich 
anfangs wirklich gefreut.

g) Ich bitte um Hilfe
1. Wenn es jemand gibt, der mir helfen kann mit dem "Oszi" zurecht zu 
kommen, dann bin ich wirklich dankbar. Auch weitere Erfahrungsberichte 
helfen.
2. Auch über die Erklärung wie denn die Abtastpunke von dem USB AVR Lab 
über den Pin 2 des Steckers in Richtung PC kommen freue ich mich. An 
Hand des Schaltplans des USB AVR Lab kann ich mir das nicht erklären. 
Der Pin 2 ist doch nur an "+" angeschlossen ?!

[Achim M. (minifloat)]

Helmut S. schrieb:
> bis zu 230 kHz Abtastrate

Jawoll, wie soll das mit dem successive-Approximation-Wandler im AVR 
gehen? Der braucht 16-17 ADC-Takte(sic) für seine 10bit, bis er eine 
Messung im Kasten hat. Dann soll man den ADC nur bis 250kHz betreiben... 
Wird der hier hoffnungslos überfahren? Oder ist da ein externer ADC im 
Labdingends drin?

mfg mf