【導讀】評估板(EVB)及其配套軟件具有即插即用功能，可輕松評估ADI產品的性能。其圖形用戶界面(GUI)提供了直觀的方式，可進行手動配置并與該設備通信。但是，在更復雜的產品中，如果不能自動處理這些重復性任務，那么在評估所有可用功能的同時，掃描產品的所有附加功能可能會變得非常耗時。
文中說明了如何記錄宏，以及如何無需開發(fā)復雜的軟件控制器代碼，也能在Python?和MATLAB?環(huán)境中使用宏來自動處理某些評估任務。本文以ADI的AD7380和AD7606C-16為例自動處理所有用戶交互，用于掃描不同的配置，發(fā)起轉換，然后導出結果。通過使用這些示例，來自動評估過采樣數(shù)字濾波器帶給模數(shù)轉換器(ADC)的性能優(yōu)勢。雖然本文著重介紹AD7380和AD7606C-16，但文中的信息也適用于ADI的其他產品和應用。
簡介
ADI提供了一些方法來輕松評估每次發(fā)布的新產品及其可實現(xiàn)的性能和特性。首先，我們的評估板由印刷電路板(PCB)（集成主要器件，例如ADC）和所需的配套產品（例如基準電壓源、驅動放大器、時鐘源、電源解決方案等）組成。其次，這些板附帶的軟件可以展示解決方案可實現(xiàn)的實際性能。它展示了使用該平臺可以獲得的真實數(shù)據(jù)。在過去幾年中，ACE軟件1平臺一直用于此目的。
在ACE平臺中，每個產品都有一個插件，通過簡潔明了的GUI訪問設備寄存器映射，從而簡化了設備配置。
在ADC示例中，ACE通常以波形或直方圖的形式顯示原始數(shù)據(jù)，并通過FFT計算AC性能指標，例如SNR或THD。本文展示如何無需進行軟件開發(fā)自動處理所有這些程序。
圖1.評估板的硬件和軟件交互框圖，包括ACE與Python/MATLAB的通信。
ACE插件
圖2顯示AD7380插件芯片視圖，其中包含多個按鈕，以便輕松配置該器件：
1. REF允許選擇內部或外部基準電壓源
2. OSC可以啟用過采樣，并設置過采樣率
圖2.AD7380的ACE插件芯片視圖
圖3顯示AD7606C-16插件芯片視圖，其中多個按鈕用深藍色突出顯示，可用于：
1. 通過單擊PGA符號選擇每個通道的模擬輸入范圍
2. 選擇內部或外部基準電壓源
3. 選擇過采樣率
4. 配置偏置/增益/相位校準功能
5. 配置診斷
圖3.AD7606C-16的ACE插件芯片視圖
雖然前面的示例使用ADI AD7380和AD7606C-16，但本文不止介紹這些產品，還包括與ACE配套使用和用于自動處理重復性任務的所有其他器件。每個ACE插件都有自己的GUI布局。但是，隨著產品日益變得復雜，添加的功能越來越多（例如診斷、校準等），手動測試所有這些功能也會變得更加復雜和繁瑣。ACE遠程控制能夠設置或掃描參數(shù)，例如，掃描過采樣率和測量噪聲性能的改善程度。
設置ACE遠程控制
在開始編寫遠程控制ACE的代碼之前，需要先按照以下步驟與ACE建立通信：
1. 打開ACE，前往設置
2. 找到IPC服務器選項卡，確保已啟動該服務器
3. 確保已分配了一個端口，最好是2357
圖4.與ACE建立通信
記錄宏，生成腳本
ACE提供宏工具菜單，通過將配置和設備交互步驟存入宏文件進行記錄。生成宏之后，可以使用該宏來一次性自動重復所有步驟。以下是生成宏的步驟：
1. 打開ACE，進入工具 >> 宏工具。
2. 點擊圖5中藍色高亮顯示區(qū)域中圖標右側的記錄宏命令按鈕。
3. 開始執(zhí)行設備交互，例如更改參數(shù)、向存儲器映射中的寄存器輸入值、捕捉數(shù)據(jù)等。在瀏覽和使用GUI時，命令窗口中會填入信息。
4. 在記錄要輸入的所有操作/設置之后，點擊停止記錄宏命令按鈕。按鈕在上述同一位置。將會自動彈出命令窗口。
例如，在記錄宏時，用戶使用圖2中所示的按鈕配置過采樣率和分辨率模式。命令窗口如圖5所示。
圖5.命令窗口和宏工具
在這個窗口中，可以查看記錄的所有步驟，甚至可以跳過/中斷任何無需自動生成的步驟，然后將整個程序導出到一個可選擇語言的腳本中，如圖5中紅色高亮部分所示。
記錄宏文件之后，可以再次保存和播放，以重復之前執(zhí)行過的步驟。ACE有一個內置功能，可以生成腳本，按照所選的受支持的語言執(zhí)行記錄的操作。所以，按照之前的列表，接下來的步驟是：
1. 點擊圖5中藍色高亮顯示區(qū)域右側的生成圖標，打開腳本生成器窗口。
2. 從C#、MATLAB或Python中選擇所需的語言，然后點擊導出。
之后，可以將該代碼導入IDE中執(zhí)行。以這段代碼為基礎，添加額外的功能，例如儀器控制，構建自動測試臺，以獲取測量結果。2接下來的章節(jié)中顯示的示例使用Visual Studio Code或MATLAB，這些示例僅使用產品評估板來執(zhí)行噪聲分析，不使用任何額外的設備。如需查找用于管理、存儲或對收集到的數(shù)據(jù)進行繪制的代碼示例，如接下來的幾個章節(jié)所示，請訪問wiki.analog.com并搜索相關的評估板。
圖6.使用Python語言的ACE代碼生成編輯器
使用Python自動處理評估任務
上一節(jié)中生成的.py文件可用于輕松啟用和重復之前記錄的一系列操作。此外，通過編輯這些腳本和自動處理某些任務，還能獲得更大的益處。在前面的示例中，在AD7380 ACE插件中設置了過采樣率和分辨率，對生成的宏進行了編輯，以便使用輸入?yún)?shù)，如圖7所示。注意，默認情況下，這些宏被稱為execute_macro()，但可以將這個名稱更改為更具描述性的名稱。
圖7.編輯Python函數(shù)，以便使用輸入?yún)?shù)
這些宏現(xiàn)在可以在內部調用實現(xiàn)循環(huán)，掃描過采樣率值，顯示噪聲性能如何隨著過采樣率提高而改善，以及啟用兩個額外的分辨率位帶來的好處。
圖8.這些指令用于實現(xiàn)循環(huán)，該循環(huán)掃描過采樣率，打開和關閉兩個額外的分辨率位。
因此，Python示例代碼訪問導出的數(shù)據(jù)文件，讀取ACE插件測量的SNR數(shù)據(jù)，并通過串行監(jiān)控器報告數(shù)據(jù)。如表1所示，過采樣可以改善噪聲性能3，但在某些情況下，為了展示AD7380顯示為18位字，而非16位字帶來的真正優(yōu)勢，需要兩個額外的分辨率位。
表1.AD7380 SNR與過采樣率的關系
使用MATLAB自動處理評估任務
與Python示例一樣，自動生成的代碼也可以導出用于MATLAB中，在本例中生成一個.m文件。在本例中，宏被定義為一個函數(shù)，但可以對宏進行編輯，以便使用輸入?yún)?shù)。以下MATLAB示例使用AD7606C-16板。
同樣，可以通過自動使用ACE來輕松評估AD7606C-16的過采樣優(yōu)勢。圖9顯示一個MATLAB函數(shù)，經過編輯后可以使用多種參數(shù)，例如吞吐量、樣本數(shù)量、接口類型（串行或并行）、基準電壓源（內部或外部）、過采樣率、數(shù)字走線數(shù)量或模擬輸入范圍。
圖9.編輯MATLAB函數(shù)，以便使用輸入?yún)?shù)
這個特定函數(shù)可以在主代碼中使用，以快速啟用不同配置的數(shù)據(jù)采集，輕松執(zhí)行多個AD7606C-16指標比較，例如：
?噪聲性能與過采樣率
?性能與吞吐量
?性能與模擬輸入范圍
?內部基準電壓源與外部基準電壓源
?串行接口與并行接口等等。
注意，這只是以AD7606C-16為例；根據(jù)所評估的產品不同，可能需要執(zhí)行多種不同的性能評估。
您可以訪問wiki.analog.com4查看AD7606C-16的使用說明，包括可用的源代碼。其中介紹了如何生成宏代碼，也給出了后期處理數(shù)據(jù)的示例。OversamplingSweep.m示例掃描過采樣率，針對每個值繪制代碼直方圖。如圖10所示，過采樣率越大，代碼直方圖越窄。表2也顯示代碼的峰峰值分布如何隨過采樣降低。
表2.AD7606C-16的代碼分布與過采樣率的關系
圖10.代碼直方圖顯示噪聲性能如何隨過采樣率改善。可使用簡單腳本掃描可用的多種過采樣率選項（高達256個）。
結論
新型ACE平臺可作為新評估板的軟件框架，由于能夠記錄宏，對于希望加快ADI產品評估工作速度的硬件設計人員來說，這是一個有利的工具。這些宏通過行業(yè)通用的編程語言，例如Python或MATLAB助力實現(xiàn)測試自動化。自動處理這些任務反過來又會加快產品評估和選型，幫助加快上市時間，縮短硬件設計周期。有關此主題和其他主題，可訪問EngineerZone?獲取更多支持，也可訪問wiki.analog.com，獲取更多遠程控制示例。
參考資料
1“分析 | 控制 | 評估(ACE)軟件。”ADI公司
2“AD5791 ACE遠程控制?！盇DI公司，2020年2月。
3 Jonathan Colao?！斑m用于微型電機驅動應用的快速反應、光學編碼器反饋系統(tǒng)?！蹦M對話，第54卷第2期，2020年4月。
4“AD7606B/C ACE遠程控制?！盇DI公司，2021年2月。
關于ADI公司
Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)是全球領先的半導體公司，致力于在現(xiàn)實世界與數(shù)字世界之間架起橋梁，以實現(xiàn)智能邊緣領域的突破性創(chuàng)新。ADI提供結合模擬、數(shù)字和軟件技術的解決方案，推動數(shù)字化工廠、汽車和數(shù)字醫(yī)療等領域的持續(xù)發(fā)展，應對氣候變化挑戰(zhàn)，并建立人與世界萬物的可靠互聯(lián)。ADI公司2022財年收入超過120億美元，全球員工2.4萬余人。攜手全球12.5萬家客戶，ADI助力創(chuàng)新者不斷超越一切可能。更多信息，請訪問www.analog.com/cn。
關于作者
Lluis Beltran Gil畢業(yè)于瓦倫西亞理工大學，于2009年獲電子工程學士學位，2012年獲工業(yè)工程學士學位。畢業(yè)后，Lluis于2013年加入ADI公司，擔任利默里克精密轉換器部的應用工程師。目前，Lluis就職于儀器儀表事業(yè)部SAR ADC應用團隊，工作地點在西班牙瓦倫西亞。他擁有瓦倫西亞大學電氣工程碩士學位。
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