LogicAnalyzer 项目技术分析报告 (Gemini 视角)

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│                     应用层 (Application)                      │
│  ┌───────────────┐  ┌───────────────┐  ┌───────────────────┐ │
│  │  LogicAnalyzer │  │ CLCapture      │  │ TerminalCapture   │ │
│  │  (GUI 应用)    │  │ (CLI 工具)     │  │ (终端捕获)        │ │
│  │  AvaloniaUI   │  │ .NET 6+       │  │ .NET 6+          │ │
│  └───────────────┘  └───────────────┘  └───────────────────┘ │
├──────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                     协议层 (Protocol)                         │
│  ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│  │ 130+ Sigrok 协议解码器 (Python)                          │ │
│  │ UART、I2C、SPI、USB、CAN、LIN、Modbus 等                 │ │
│  └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
├──────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                   通信层 (Communication)                      │
│       USB CDC Serial    │    TCP/IP (WiFi)   │   Daisy Chain │
├──────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                     固件层 (Firmware)                         │
│  ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│  │ RP2040/RP2350 固件 (C/C++)                              │ │
│  │ - PIO 状态机 (4x 采样控制)                              │ │
│  │ - DMA 环形缓冲区 (4x 通道)                              │ │
│  │ - 多核处理 (Core0:USB/TCP, Core1:WiFi)                 │ │
│  │ - 双缓冲数据传输                                       │ │
│  └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
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│                     硬件层 (Hardware)                         │
│  ┌─────────────┐  ┌─────────────┐  ┌─────────────────────┐   │
│  │ 主控板      │  │ 电平转换板   │  │ 扩展/级联接口        │   │
│  │ RP2040/2350│  │ TXU0104    │  │ 最多5台级联         │   │
│  └─────────────┘  └─────────────┘  └─────────────────────┘   │
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// 24 通道 GPIO 映射
const uint8_t pinMap[] = {
    2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,    // 12 通道
    14,15,16,17,18,19,20,21,22,     // 9 通道
    26,27,28                        // 3 通道 (模拟输入复用)
};
// GPIO0/1 保留用于触发信号

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// PIO 程序汇编 (LogicAnalyzer.pio)
.program logic_analyzer

; 采样循环
loop:
    in pins, 24         ; 读取 24 个引脚状态
    push                ; 推送到 TX FIFO
    jmp loop            ; 无限循环

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// 4 个 DMA 通道形成环形链
dma_channel_config c0, c1, c2, c3;

// 配置链式 DMA
channel_config_set_chain_to(&c0, dma_ch1);
channel_config_set_chain_to(&c1, dma_ch2);
channel_config_set_chain_to(&c2, dma_ch3);
channel_config_set_chain_to(&c3, dma_ch0);  // 闭环

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输入侧 (DUT)          转换器              输出侧 (Pico)
   1.8V ────┐                      ┌──── 3.3V
   3.3V ────┼── TXU0104 ──────────┼──── 3.3V
   5.0V ────┘                      └──── 3.3V

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void start_capture(CAPTURE_REQUEST* req) {
    // 计算系统时钟分频
    float div = (float)clock_get_hz(clk_sys) / req->frequency;
    
    // 配置 PIO
    pio_sm_set_clkdiv(pio0, sm, div);
    pio_sm_init(pio0, sm, offset, &config);
    
    // 启动 DMA 链
    dma_channel_configure(dma_ch0, &c0, buffer0, &pio0->rxf[sm], count, true);
    
    // 启动 PIO 状态机
    pio_sm_set_enabled(pio0, sm, true);
}

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// 单边沿触发
if (pin_state != last_state && pin_state == trigger_level) {
    trigger_detected = true;
}

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// 最多 8 通道组合触发
uint8_t mask = req->triggerMask;      // 参与触发的通道
uint8_t pattern = req->triggerPattern; // 目标模式

if ((sample & mask) == pattern) {
    trigger_detected = true;
}

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// PIO 实现的硬件级触发
.program fast_trigger
    in pins, 5          ; 读取 5 通道
    mov x, isr          ; 保存到 X
    and x, trigger_mask ; 应用掩码
    cmp x, trigger_pat  ; 比较模式
    jmp !equal, loop    ; 不匹配继续
    irq set 0           ; 触发中断

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Core 0 (主核):
├── USB CDC 通信
├── TCP/IP 服务器
├── 协议解析
└── 数据采集控制

Core 1 (从核):
└── WiFi 处理 (CYW43)
    ├── WiFi 连接管理
    ├── 网络事件处理
    └── LED 控制

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// 使用事件队列进行核间通信
EVENT_QUEUE frontendToWifi;
EVENT_QUEUE wifiToFrontend;

// Core0 发送事件到 Core1
EVENT_FROM_FRONTEND evt;
evt.event = SEND_DATA;
event_push(&frontendToWifi, &evt);

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LogicAnalyzer/
├── MainWindow.axaml          # 主窗口
├── CaptureDialog.axaml       # 捕获配置对话框
├── SampleViewer.axaml        # 波形显示组件
├── ProtocolAnalyzer.axaml    # 协议分析器
└── Views/
    ├── ChannelSelector.axaml
    ├── TriggerSettings.axaml
    └── MeasurementTool.axaml

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// 示例 SDL 代码
clock CLK 10MHz
signal DATA 0x55 0xAA
signal RST 1 0 0 1

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# decoders/uart/pd.py
class Decoder(srd.Decoder):
    api_version = 3
    id = 'uart'
    name = 'UART'
    
    inputs = ['logic']
    outputs = ['uart']
    
    options = (
        {'id': 'baudrate', 'desc': 'Baud rate', 'default': 115200},
        {'id': 'data_bits', 'desc': 'Data bits', 'default': 8},
    )
    
    def decode(self, startsample, endsample, data):
        # 解码实现
        pass

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# 基本用法
CLCapture /dev/ttyACM0 100000000 1,2,3,4 512 1024 \
    TriggerType:Edge,Channel:5,Value:1 output.csv

# 参数说明
# $1: 串口设备
# $2: 采样率 (Hz)
# $3: 通道列表
# $4: 预触发样本数
# $5: 后触发样本数
# $6: 触发配置
# $7: 输出文件

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# 建议的 AI Agent API 设计
class LogicAnalyzerAgent:
    def __init__(self, port='/dev/ttyACM0'):
        self.device = LogicAnalyzerDevice(port)
    
    def capture(self, channels, sample_rate, duration):
        """执行信号捕获"""
        pass
    
    def analyze_protocol(self, protocol_type):
        """自动协议分析"""
        pass
    
    def detect_anomalies(self, reference_pattern):
        """异常检测"""
        pass

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# WiFi 模式下的 HTTP API
@app.route('/api/capture', methods=['POST'])
def capture():
    config = request.json
    data = device.capture(config)
    return jsonify({'data': data})

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# AI Agent 测试脚本示例
async def test_i2c_communication():
    # 配置逻辑分析仪
    la = LogicAnalyzerAgent()
    await la.configure(channels=[0,1], rate=400000)
    
    # 触发捕获
    await la.trigger_on_pattern('START_CONDITION')
    
    # 分析结果
    result = await la.decode_protocol('i2c')
    
    # 验证预期
    assert result.address == 0x50
    assert result.data == [0x01, 0x02, 0x03]

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# GitHub Actions 示例
- name: Signal Integrity Test
  run: |
    python -m logic_analyzer_agent \
      --board /dev/ttyACM0 \
      --test-case tests/signals/i2c_eeprom.yaml \
      --assert-protocol i2c