Bachelor's Thesis

Design and Implementation of a Universal Logic Analyzer and Data Logger

Final Thesis 11.64 MB Appendix 8.74 MB

Author of thesis: Hana Štěrbová

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. Tomáš Frýza, Ph.D.

Reviewer: Ing. Jiří Veverka

Abstract:

The semester project focuses on the design and implementation of universal logic analyzer and data logger hardware. In the summer semester, this project will be expanded to include firmware implementation and the design of a user interface for PCs. A microcontroller with an integrated A/D converter and USB device is used as the control unit. The device also includes the option of connecting an external A/D converter. An SD card is available for storing recorded data. The channels for the logic analyzer and data logger are separate; the logic analyzer has 8 channels available, while the data logger has 4 channels. The device can be powered from USB or a lithium-ion battery.

Keywords:

Logic analyzer, data logger, USB, microcontroller, A/D conversion, C programming language, Python

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Studentka prezentuje výsledky a postupy řešení své závěrečné práce. Vedoucí čte posudek vedoucího závěrečné práce. Tajemník čte posudek oponenta závěrečné práce. Studentka odpovídá na otázky oponenta. Doc. Polák: V jakém jazyce to máte naprogramované? Studentka zmiňuje jazyky C a Python. Jaký byl důvod pro využití Eaglu pro kreslení? Studentka odpovídá uspokojivě. Dr. Szabó: Jaký je důvod pro přítomnost baterie? Jaká je výdrž? Studentka odpovídá uspokojivě. Dr. Vágnerová: Narazila jste na problémy s USB? Studentka vysvětluje uspokojivě. Externí A/D převodník? Studentka odpovídá.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Electronics and Communication Technologies (BPC-ECT)

Composition of Committee

doc. Ing. Tomáš Frýza, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Ladislav Polák, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Jitka Vágnerová, Ph.D. (člen)
Ing. Zoltán Szabó, Ph.D. (člen)
Ing. Josef Vochyán, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Tomáš Frýza, Ph.D.

Studentka v rámci bakalářské práce pracovala na vlastním tématu s cílem navrhnout a sestavit kombinovaný logický analyzátor a data logger, což se ji podařilo. Zrealizované zařízení je funkční s možností ukládání dat na SD kartu a následného exportu do PC. Kromě interního AD převodníku mikrokontroléru byl zamýšlen také dodatečný AD převodník, který není v realizaci doposud použit. Funkcionalita zařízení tím ale příliš omezena není.

Během celého roku, studentka pracovala samostatně, pravidelně konzultovala dílčí pokrok a postupně rozšiřovala některé funkcionality celého zařízení. Právě její samostatnost a schopnost řešit technické problémy, spojené s vývojem hardwaru a obslužného softwaru, velmi oceňuji. V textu práce je na některých místech vidět, že se jedná o první vetší text, případně vysoká časová náročnost; kdy dílčí části mohly být detailnější a přesnější. Po formální stránce je ale text v pořádku, je logicky členěn a srozumitelný. Výsledek práce považuji za velmi kvalitní. Points proposed by supervisor: 93

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Jiří Veverka

Práce se zaměřuje na návrh a realizaci univerzálního logického analyzátoru a dataloggeru. V rámci práce autorka provedla rešerši existujících řešení, navrhla vlastní hardwarovou architekturu zařízení, navrhla a osadila desku plošných spojů a implementovala firmware pro mikrokontrolér s doprovodnou uživatelskou aplikaci pro PC.

Práce má několik slabších míst. Text je místy až příliš stručný a u některých částí bych očekával hlubší teoretický popis nebo podrobnější technické zdůvodnění návrhových rozhodnutí. Autorka například uvádí alternativní možnosti mikrokontrolérů, ale výsledný výběr není dostatečně podložen jasnými kritérii. Podobně by bylo vhodné u prvního výskytu použitých součástek uvést přesný typ a stručně zdůvodnit jejich výběr, případně se přímo odkázat na datasheety, ze kterých byly čerpány jejich parametry.

Po formální stránce je práce přehledně strukturovaná a jazyková úroveň českého textu je celkově dostačující. V textu se však místy objevují typografické chyby, překlepy, nepřesnosti a některé obraty působí nepřirozeně. Anglický abstrakt by si zasloužil pečlivější jazykovou kontrolu. Seznam zkratek bych doporučil abecedně seřadit a doplnit některé použité, ale nevysvětlené zkratky, například BOD. Citovaná literatura je k tématu relevantní, avšak u některých technických tvrzení a parametrů konkrétních součástek by bylo vhodné důsledněji odkazovat přímo na odpovídající datasheety. Použitá grafika, bloková schémata, fotografie a schémata zapojení jsou přehledné a relevantní.

Výsledný prototyp hodnotím jako velmi povedený, autorka práci dovedla až do fáze fyzicky realizovaného a osazeného zařízení. Vyvinutá PC aplikace působí přehledně a umožňuje základní konfiguraci zařízení, zobrazení naměřených dat a export do formátu CSV. Výsledný kód aplikace působí přehledně a srozumitelně. Místy v kódu však chybí ošetřování návratových hodnot funkcí a chybových stavů, zejména při komunikaci, zápisu dat a práci s periferiemi. Zařízení také neimplementuje původně zamýšlený A/D převodník.

Obtížnost zadání hodnotím jako průměrnou. Většina bodů zadání byla podle mého názoru splněna v podstatných částech, nicméně některé body jsou splněny s výhradami. To se týká zejména zdůvodnění výběru komponent, popisu limitů systému a systematičtějšího ověření funkce zařízení. Testování je v práci popsáno spíše stručně a chybí mi podrobnější vyhodnocení.

I přes uvedené nedostatky hodnotím práci jako povedenou a doporučuji k obhajobě. Topics for thesis defence:
  1. 1) Na základě jakých kritérií jste se nakonec rozhodla vybrat použitý mikrokontrolér?
  2. 2) V práci uvádíte omezení vzorkovací frekvence logického analyzátoru zejména kvůli ukládání dat na SD kartu. Jak by bylo možné upravit architekturu zařízení, například pomocí vyrovnávací paměti, DMA nebo jiného způsobu přenosu dat, aby bylo možné dosáhnout vyšší vzorkovací frekvence i se spolehlivým záznamem?
Points proposed by reviewer: 80

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová