CC BY
6Скотт ДЖЕНТЕР (Scott GENTHER), инженер компании Agilent
Проблемы заказчиков
могут стать источниками новых идей
Инженеры, использующие осциллографы, обычно сосредотачиваются на решении конкретных проблем и ищут пути повышения качества разрабатываемых ими изделий. Но оказывается, что инженеры, разрабатывающие осциллографы, по существу, делают то же самое. Более десяти лет назад разработчик осциллографов Скотт Джентер (Scott Genther), сотрудник компании Agilent Technologies, готовился к участию в широкомасштабном долгосрочном проекте по созданию новой интегральной схемы для реализации специальных алгоритмов запуска осциллографа. В исследовательской лаборатории Agilent такой запуск получил название nerd trigger, или интеллектуальный запуск. Джентер выдвинул удивительно простую идею запуска, которая сдвинула проект с мертвой точки. В результате появились совершенно новые способы использования осциллографов Agilent.
Как рождаются инновационные идеи, подобные тем, которые выдвинул Джентер? Как искра вдохновения может быть использована для создания инновационного продукта? История Джентера проливает свет на то, как появляется инновационный продукт.
Общение с заказчиками —
прекрасный способ узнать об их пожеланиях
Для определения функциональных возможностей специализированной ИС системы запуска Джентер встречался с пользователями осциллографов, чтобы понять, как они используют систему запуска и с какими трудностями сталкиваются в процессе работы с осциллографами.
Рис. 1. Пример аномалии сигнала при включенном режиме бесконечного послесвечения
«Здесь, в исследовательской лаборатории компании Agilent, инженерам известно, как использовать все системы запуска в осциллографах, — сказал Джентер. — Но я быстро понял, что наши заказчики о многом просто не знают и в процессе работы не задумываются о принципах действия систем запуска. У них нет времени думать об этом. Большинство заказчиков просто выбирают режим и поворачивают ручку для получения устойчивого отображения осциллограммы на экране».
Первый заказчик, которого посетил Джентер, не мог задать режим запуска для захвата фронта синхроимпульса, чтобы увидеть его на экране осциллографа. С досадой он стучал пальцем по экрану и ворчал: «Почему нельзя просто щелкнуть по участку осциллограммы и получить то, что хочу?»
«Потому что это невозможно», — подумал про себя Джентер, слушая это ворчание.
Второй заказчик, возвратившись после обеденного перерыва, обнаружил ухудшенную развертку сигнала на экране осциллографа. В режиме бесконечного послесвечения (рис. 1), в котором работал осциллограф в его отсутствие, было зарегистрировано важное событие. Для анализа этого события он захотел посмотреть осциллограмму, отражающую момент, когда оно произошло, чтобы коррелировать его с сигналами других каналов.
Заказчик выполнял измерения с однократным запуском в течение нескольких дней, пытаясь поймать момент редкого появления глитча. Он много раз подряд нажимал кнопку однократного запуска и тем не менее не мог локализовать проблему. Озарение к Джентеру пришло, пока он наблюдал за инженером, постоянно нажимающим эту кнопку. Увидев, что многократное нажатие кнопки слишком утомительно для поиска одного глитча, который может возникнуть один раз на миллион запусков, он понял, как
Рис. 2. Пример тестирования по маске: показаны только сигналы,
лежащие в заданных пользователем пределах
упростить работу инженера, используя имеющуюся технологию осциллографов Agilent.
«До реализации интеллектуального запуска было еще очень далеко, но я предположил, что можно получить очень похожие функциональные возможности с помощью тестирования по маске, применяемого в осциллографе, — говорит Джентер. — Мы можем классифицировать захваченный сигнал при тестировании по маске, нажав кнопку соответствующей функции».
При тестировании по маске отображаются все осциллограммы, попавшие за нижний и верхний пределы маски. Джентеру пришла в голову блестящая идея игнорировать все осциллограммы, попавшие за пределы маски, и отображать только те из них, которые лежат в ее пределах (рис. 2). Детали этой процедуры могут быть скрыты от пользователя, ведь для выполнения того, что заказчик делает вручную, можно использовать цифровую технологию.
Поддержка идеи
Идея использования обратного тестирования по маске для упрощения запуска была только первым шагом на пути к коммерческой реализации. Затем Джентер убедил своих коллег в том, что проект жизнеспособен и его стоит развивать.
Он собрал группу разработчиков программного обеспечения и аппаратных средств и привел им все аргументы в пользу проекта, подчеркнув, что разработка новой функции не потребует применения никаких новых технологий. «У нас есть готовые наработки для систем запуска по условию, поэтому я должен был убедить коллег в возможности использования этого потенциала для решения проблемы интерфейса пользователя», — отмечает Джентер.
Поворотным моментом стало согласие одного из разработчиков программного обеспечения создать прототип системы «запуска касанием» (рис. 3, 4).
Джентер занимался поиском искаженных сигналов шины, когда разработчик программного обеспечения принес ему пробную версию ПО. «Я сразу использовал ее для запуска, — вспоминает Джентер, — и убедился, что эта функция будет очень полезной».
«Убеждать при наличии действующего прототипа легче, чем пытаться доказывать правильность идеи без экспериментальных подтверждений, — сказал Джентер. — Вы можете пригласить коллег и быстро показать им полученные результаты».
В последний момент коллеги согласились использовать новую функцию в оригинальной версии прикладного ПО идентификации событий InfiniiScan для осциллографов Agilent Infiniium серии DSO80000B, выпущенной в феврале 2006 г. Этот пакет помогает ин-
Рис. 3. Применение новой идеи Джентера: нужно просто вычертить прямоугольник на интересующей области сигнала, а осциллограф создает маску для запуска, о существовании которой пользователь не догадывается
Рис. 4. Результирующая осциллограмма,
отображенная после создания прямоугольника, определяющего критерии запуска
женерам находить нежелательные события в сигнале при отладке электронных устройств.
Перед включением этой функции в пакет прикладного ПО возник вопрос о ее названии. «Мы потратили много времени, прежде чем решили назвать ее запуском, — говорит Джентер. — С технической точки зрения это маска, а не запуск, и мы не хотели вносить путаницу в головы заказчиков».
После проведенного исследования выяснилось, что большинство инженеров определяют запуск как «что-либо, позволяющее получать требуемое изображение». В результате было решено назвать функцию программным запуском.
«Эта функция стала одной из самых важных в пакете прикладного ПО InfiniiScan», — говорит Джентер.
Аппаратная реализация программной функции
Успех программного запуска как одной из функций ПО InfiniiScan позволил перейти к следующему шагу: встраиванию функции непосредственно в осциллограф. Когда разработчики определяли функциональность высококачественных осциллографов Infiniium серии 90000, группа не возражала против включения
Рис. 5. Специализированная ИС MegaZoom обеспечивает скорость обновления до 1 млн осциллограмм/с и позволяет выполнять тестирование по маске аппаратными средствами
в список программного запуска. Фактически эта технология представляет собой первую в мире трехэтапную систему запуска, имеющую два этапа аппаратного и один этап программного запуска.
В настоящее время расширенные функции запуска, в частности программный запуск, используются только в осциллографах высшего класса.
Спустя несколько лет группа разработчиков осциллографов компании Agilent представила новую ИС, которая коренным образом изменила ситуацию: она дала инженерам возможность управлять осциллографом и использовать его функции с помощью емкостного сенсорного экрана. Показанная на рис. 5 специализированная ИС MegaZoom IV позволяет увеличить скорость обновления сигнала до миллиона осциллограмм в секунду и выполнять тестирование по маске. Теперь обратное тестирование по маске, предложенное Джентером, реализовано на аппаратном уровне и называется функцией «запуска касанием» InfiniiScan Zone. Выполнение функции запуска касанием значительно ускоряется при использовании быстродействующей специализированной цифровой ИС. С помощью этой ИС можно захватывать 1 млн осциллограмм/с (рис. 5), и теперь инженеры могут надежно регистрировать глитч или аномалию, которые они ищут. Функция запуска касанием InfiniiScan Zone, даже при аппаратной реализации, позволяет отображать интересующий сигнал с той же высокой скоростью захвата сигналов осциллографом.
Эта ИС, впервые примененная в осциллографах InfiniiVision серии 4000X, выпущенных 13 ноября 2012 года, кардинально изменила методику работы с прибором. Сочетание емкостного сенсорного экрана и аппаратно-реализованной функции запуска InfiniiScan Zone облегчает запуск по сигналу посредством создания прямоугольника
в интересующих местах осциллограммы. Условия запуска в осциллографе серии 4000X (рис. 6) основаны на использовании маски.
«Очень неудобно создавать прямоугольник, поворачивая ручки и нажимая кнопки, — сказал Джентер. — Если вы видите сигнал, то с помощью сенсорного экрана можно выполнять запуск, указав требуемое место в качестве условия. Именно об этом меня просил один из заказчиков. Предложенный метод позволяет легко локализовать редко появляющиеся события. Такое сочетание возможностей является отличительной чертой осциллографов серии InfiniiVision 4000X. Емкостный сенсорный экран и аппаратно-реализованная функция запуска InfiniiScan Zone — наиболее очевидные инновации, но следует отметить, что без высокой скорости обновления сигналов на экране, обеспечиваемой специализированной ИС MegaZoom IV, вы не сможете обнаружить редкие события».
«Любой инженер, занимающийся проектированиям цифровых устройств, оценит функцию запуска касанием InfiniiScan Zone Touch, — считает Джентер. — Классический случай — работа запоминающих устройств. У вас есть тактовый генератор, и вы выполняете считывание и запись данных. При
этом могут возникать конфликты. Передача по шине считываемых и записываемых данных может быть рассинхронизирована с процессами записи и считывания. Вы можете измерять сигналы обоих типов в шине. Можно создавать прямоугольник для захвата только события записи и, таким образом, получать только событие записи».
Важные инновации
Наиболее важные инновации появляются, когда разработчики чутко реагируют на потребности заказчиков и пытаются помочь решить их проблемы.
«Для применения функции запуска касанием нам следует создать условия для удобного использования этой функции заказчиками, чтобы им не пришлось заниматься тем, что мы могли бы выполнить сами, — говорит Джентер. — Это относится непосредственно к интерфейсу пользователя. В результате клиентам не нужно будет думать о том, как настраивать систему запуска осциллографа. Сочетание инновационного запуска со специализированной ИС MegaZoom IV — это переход на следующий уровень. Теперь наши заказчики могут регистрировать глит-чи и выполнять запуск по ним без изучения принципов работы системы запуска». ■
