Analyse des trames — la sonde d'analyseur logique¶

Cadrage et alternatives : décision « Analyseur logique » de requirements.md (lot 3). Un seul instrument, la sonde Peripherals.Analyzers.LogicAnalyzer : la capture intégrée au MCU et les sondes décodantes UartMonitor/I2cMonitor, livrées en chemin, ont été retirées (détail dans requirements-archive.md).

1. Organisation¶

2. Côté Modelica¶

Huit voies CH0…CH7, chacune une VoltageSensor et une conductance GIn (1 GΩ) vers GND : une voie non câblée a une tension déterminée (0 V), et le montage n'est pas perturbé. Depuis le 2026-10-07, CH0…CH3 sont Logic et CH4…CH7 Off par défaut, et la broche d'une voie Off est conditionnelle (CHn if chnKind <> Off) : sans elle, la conductance GIn tient le capteur à 0 V. Sur l'icône, le nom d'une voie active est vert, celui d'une voie éteinte gris (deux Text à visible complémentaires). level[i] = if kinds[i] <> Off then sns[i].v > seuil else false : une voie Off n'a pas de fonction de franchissement (kinds est un paramètre). La sonde ne pilote rien : pas de boucle when ↔ réseau électrique, donc pas de capacité d'entrée pour couper un cycle (contrairement à PartialUartDevice).

Paramètres par voie : ≈ 90 paramètres scalaires (ch0Kind … ch7Signed), un onglet CHn par voie, grisés par enable selon le type. Un onglet unique à tableaux aurait été plus court à écrire, mais OMEdit montre un tableau comme une liste {…} à taper. La partie protégée les rassemble en tableaux pour le constructeur : noms joints par des virgules (une chaîne, pas un tableau de String), types par Integer(kind), parité par Integer(parity) - 2 (convention machine.UART), ordre des bits pris dans le groupe UART ou synchrone selon le type, booléens en entiers 0/1 (jamais de tableau de Boolean vers le C, cf. décision « Tableaux de booléens et fonctions externes »). Le constructeur valide la configuration (ModelicaFormatError) : voie d'horloge d'une voie I2cSda/SyncData différente d'elle-même et de type Logic, format UART, taille de mot.

La sonde voit les fronts électriques : sur la liaison de Analyzer.UartLink, ≈ 86 ns après la commande, le temps que la capacité d'entrée CIn de l'appareil (1 nF face aux 100 Ω de sortie) franchisse le seuil. D'où les motifs à la microseconde de verify_47.

3. Capture : VCD et fronts en mémoire¶

LogicAnalyzer_record reçoit les 8 niveaux à chaque changement. Modelica la rappelle 2 à 3 fois au même instant, et une sortie publiée ne devient tension qu'à l'itération suivante : un instant peut voir passer des valeurs intermédiaires. D'où, des deux côtés, la coalescence par instant — on garde la dernière valeur de chaque voie à l'instant en cours (temps en nanosecondes entières, llround(t × 1e9)), et l'on n'écrit, quand le temps avance, que ce qui diffère de la dernière valeur écrite. Le fichier ne contient que de vrais changements, sans glitch de largeur nulle.

• VCD (analyzer_vcd.c) : écrit au fil de l'eau, tamponné (setvbuf), voies actives seulement ; en-tête $timescale 1 ns, une variable wire 1 par voie, identifiants A, B… ($ ou ", permis par la norme, déroutent certains lecteurs) ; fichier binaire ("wb", fins de ligne LF) ; vcd_close(t_fin) ajoute un horodatage final pour que les visionneuses montrent toute la durée.
• Fronts en mémoire (an_commit_instant) : un tableau dynamique struct AnEdge {t, v} par voie active, edges[0] = niveau initial à t = 0. Un front avant 1 µs (AN_INIT_WINDOW) remplace le niveau initial : c'est l'établissement des sources à t = 0 (le TX d'un MCU monte à 55 ns), pas une activité. Plafond AN_MAX_EDGES = 2 millions, toutes voies : au-delà, avertissement, le fichier texte s'arrête là (t_full), le VCD continue.

4. Fin de simulation : décodage hors ligne¶

Le destructeur clôt le VCD, puis appelle an_write_text. Les décodeurs travaillent hors ligne sur les fronts, avec an_level(voie, t) (recherche dichotomique du dernier front ≤ t) : lire le niveau à n'importe quel instant est plus simple et plus sûr que de rejouer une machine à états au fil des appels, et l'on voit toute la capture (salves, résolution automatique).

Résolution (an_auto_resolution), si textResolution = 0 : le minimum d'un demi-bit par voie UART (0,5/baud) et d'un demi-palier par voie d'horloge (plus petit intervalle entre deux fronts de la voie d'horloge, divisé par deux : 2,5 µs pour SCL à 100 kHz ou pour les impulsions de 5 µs de l'HX711) ; à défaut de voie décodée, la moitié du plus petit intervalle d'une voie logique (au moins 100 ns). Silence automatique : 40 colonnes.

UART (an_decode_uart) : un front descendant hors trame est un start s'il est encore bas un demi-bit plus tard ; chaque bit est lu en son milieu, (1,5 + i) × T après le start ; parité contrôlée, puis le premier stop seulement (comme le RP2040) ; l'octet est gardé même faux (!P, !F). La recherche du start suivant reprend au milieu du premier stop, comme un récepteur réel. Une trame coupée par la fin de la capture est ignorée. Salves : octets séparés de moins de deux durées de trame.

I2C (an_decode_i2c) : fusion chronologique des fronts de SDA et de SCL. SDA qui descend pendant que SCL est haute : START, ou START répété (Sr) si une transaction est ouverte ; SDA qui monte : STOP. Bit lu au front montant de SCL (même piège que pour l'esclave : compter au front descendant décale tout d'un bit) ; 9ᵉ bit = acquittement tel qu'il est vu sur le bus. Le maître remonte SCL avant un START répété ou un STOP : ce front montant n'est pas un bit, ses étiquettes sont retirées (byte_labels). Premier octet après un START = adresse et sens.

Série synchrone (an_decode_sync) : instants de lecture = fronts choisis de la voie d'horloge. Une rafale (intervalle de moins de 8 fois le plus court intervalle entre deux lectures) est une trame, découpée en mots de wordBits bits, poids fort ou faible en tête, signés en complément à deux si demandé ; les impulsions restantes (moins d'un mot) sont comptées à part.

Voie logique (an_logic_summary) : nombre de fronts, premier front, part du temps à l'état haut, impulsions haute et basse les plus courtes (entre deux fronts).

Chaque décodeur produit, par voie : des étiquettes (struct AnLabel, un bit à un instant), des valeurs (struct AnSpan, un octet sur un intervalle), les lignes de la section hexa (struct AnText), et, pour toute la sonde, des intervalles occupés (milieu d'un octet : une ligne n'y est pas coupée) et des trames.

5. Mise en page du chronogramme¶

• Zones (an_build_regions) : les trames des voies décodées ; les fronts des voies (logiques ou d'horloge) qui tombent hors de toute trame, groupés par silences, se rattachent à une trame voisine à moins d'un silence, sinon forment une zone ; les trames qui se chevauchent (l'aller et l'écho d'une liaison) fusionnent. Sans textSplitFrames, les zones séparées de moins d'un silence fusionnent aussi ; sans textCompressSilences, toutes.
• Entre deux zones : ~~ durée of silence ~~ au-delà du silence, sinon -------- durée later.
• Lignes : textWidth colonnes de dt ; la coupure se fait au dernier instant libre de la seconde moitié de la ligne (an_is_busy : intervalles occupés triés par début, maximum courant des fins, recherche dichotomique), sinon pleine largeur. La dernière ligne d'une zone peut déborder de 15 % pour éviter un reliquat de quelques colonnes.
• Dessin (an_draw_block) : niveau au milieu de chaque colonne ; colonne où le niveau change : | en bas ; haut : _ en haut ; bas : _ en bas (le _ du haut est à la hauteur du haut du |). Sous une voie décodée : étiquettes à la colonne (t − t0)/dt + 0,25, puis valeurs entre crochets centrées ; une valeur coupée par une fin de ligne n'a de crochet qu'à ses vraies extrémités, son texte va dans la partie qui porte son début.
• Plafond AN_TEXT_MAX_COLUMNS = 200 000 colonnes : au-delà, une note, la section hexa reste complète.

Le fichier est écrit en binaire (LF) : le Bloc-notes les lit depuis Windows 10, et les motifs des scénarios n'ont pas à tenir compte de CR.

6. Session PulseView : analyzer_pvs.c¶

PulseView, quand il ouvre X.vcd, charge de lui-même X.pvs posé à côté (le nom de la session est celui du fichier, extension remplacée) : la sonde n'a qu'à l'écrire, après le VCD et avant de lancer PulseView, et cela marche aussi quand l'élève ouvre le VCD à la main. L'option -s de PulseView n'est pas utilisée.

Le format est celui de QSettings (INI), écrit par PulseView par Save session setup ; il n'est pas documenté. Relevé sur un fichier enregistré par PulseView, validé avec PulseView 0.5.0 :

[General]
decode_signals=2              ; nombre de décodeurs
generated_signals=0
views=0                       ; pas de vue enregistrée : celle par défaut
meta_objs=0

[decode_signal0]
name=UART TX
enabled=true
decoders=1
decoder0\id=uart
decoder0\visible=true
decoder0\options=6
decoder0\option0\name=baudrate
decoder0\option0\type=x                                        ; type GVariant
decoder0\option0\value=@ByteArray(\xb0\x4\x0\x0\x0\x0\x0\x0)     ; 1200, entier 64 bits petit-boutiste
...
channels=1
channel0\name=RX                                 ; voie du décodeur
channel0\initial_pin_state=2
channel0\assigned_signal_name=probe.TX           ; signal PulseView : scope du VCD + nom

• Valeur d'un réglage : le GVariant sérialisé (octets bruts) dans un @ByteArray(...), chaque octet écrit \xHH (QSettings relit un nombre hexadécimal jusqu'au caractère suivant, \ ici) ; type x (entier 64 bits), d (double), s (chaîne terminée par un NUL). Les réglages absents gardent leur valeur par défaut.
• Noms des voies de décodeur (RX, SCL, SDA, CLK, MISO) et identifiants des réglages (baudrate, data_bits, parity, stop_bits, bit_order, format ; cpol, cpha, bitorder, wordsize) : ceux des pd.py de libsigrokdecode (share/libsigrokdecode/decoders/ du dossier de PulseView).
• PulseView nomme un signal du VCD par son scope suivi du nom : probe.TX. Le premier essai, avec TX, donnait « There are no channels assigned to this decoder ».
• SPI : cpol = niveau de l'horloge au début de la capture (edges[0] de la voie d'horloge) ; cpha = 0 si le front de lecture est le premier après le repos (montant pour cpol = 0), 1 sinon. HX711 : cpol = 0, lecture au front descendant, donc cpha = 1. Les données sont affectées à MISO (esclave vers maître). Le décodeur SPI de PulseView enchaîne les bits sans notion de rafale : les impulsions de gain décalent ses mots suivants.

À revalider à chaque nouvelle version de PulseView : les scénarios ne contrôlent que le contenu du fichier.

7. Ouverture en fin de simulation : launch.c¶

launch_detached(what, exe, opts, file) lance "exe" opts "file" par CreateProcessA, sans attendre (pas de shell32 à lier). C'est le seul point du runtime qui dépend du système pour lancer un programme : fsOpenExplorer (Explorateur sur la copie de la flash), le Bloc-notes (notepad.exe, trouvé dans le PATH) et PulseView passent par lui. Hors Windows, il écrit au journal quel fichier ouvrir avec quoi : un portage Linux n'aura que lui à compléter (posix_spawnp).

PulseView : pulseview -c -I vcd <fichier>, d'après pulseview --help ([OPTIONS] [FILE], -I format d'entrée, -c sans restaurer les sessions précédentes) ; options avant le fichier. pulseViewPath renseigné : une URI modelica:// est résolue côté Modelica (Internal.ResolvePath), un chemin relatif est rendu absolu à la construction depuis le dossier de simulation (launch_full_path). Vide (le défaut) : an_find_pulseview (analyzer_logic.c) cherche, au moment de lancer, le premier pulseview.exe lisible parmi la variable d'environnement MICROPYTHONMCU_PULSEVIEW (fichier, ou dossier auquel il ajoute pulseview.exe), la copie portable à côté de la bibliothèque (chemin pulseViewLocal passé au constructeur par le modèle, loadResource("modelica://MicroPythonMCU/../PulseView/pulseview.exe")) et %ProgramFiles%/sigrok/PulseView/ ; aucun : avertissement qui liste les chemins essayés. La copie portable est mise en place par get_pulseview.cmd ; elle n'est pas dans le dépôt (décision « Distribution de PulseView » de requirements.md, et Publier). Un échec du lancement n'est qu'un avertissement.

8. Vérification¶

• verify_47_logic_analyzer.mos : Analyzer.UartLink, VCD (trame 8E2 relevée à la microseconde), fichier texte (salves, bits, octets) et session (deux décodeurs uart, débit et parité en octets).
• verify_48_analyzer_i2c.mos : Analyzer.I2cBus, transactions, NACK, START répété, pas de bit fantôme avant le STOP, bilan de la voie logique, session i2c.
• verify_49_analyzer_sync.mos : Analyzer.Hx711Serial, mots de 24 bits égaux à la valeur que le programme lit, silences comprimés, session spi (cpha = 1, 24 bits).
• verify_50_analyzer_options.mos : Analyzer.UartErrors, octets en erreur de parité, puis options du fichier texte et writeVcd = false par -override.

Les motifs portent sur le texte des fichiers (readFile + regex) ; l'ouverture du Bloc-notes et de PulseView est désactivée par -override.

9. Notes pour plus tard¶

• SPI complet (MISO + MOSI + sélection d'esclave), adresses I2C sur 10 bits : non décodés.
• Le rattachement des fronts isolés aux trames est quadratique (groupes × trames) : à revoir si un PWM rapide côtoie de nombreuses trames décodées.