低速串行总线信号的采集解码和调试
时间:12-15
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Figure 1:力科示波器能够测试和解码的低速串行总线协议非常广泛。
Figure 2:使用差分方式的串行信号差分编码的串行信号可以共立使用示波器内置的数学计算方式分离出来(使用示波器的两个通道分别采集两根差分线信号,然后做通道间相减运算,得出实际差分信号),或者使用更好得一种方式:直接使用差分探头采集。差分探头是专为采集差分信号而设计的,它提供了两路基本相同的信号采集路径,相同的信号衰减匹配,相同的频率响应和时间迟滞。两路信号接入差分探头内置的差分放大器,可以最大化探头的共模抑制比( CMRR),分离出相应的单端信号用于示波器后面的分析工作。与差分信号串行总线相对的,一些低速串行信号,如I2C信号,使用一组双线拓扑组成信号线,SDA,和时钟线,SCL。首先,采集和调试串行总线第一步应该是验证物理信号的完整性和信号质量,之后再进行协议分析,因为物理层信号的稳定性和有效性对于整个系统的稳定至关重要。 现代数字示波器中,我们可以使用毛刺Glitch,欠幅Runt,跌落Dropout,和触发抑制等功能帮助我们捕获和触发时钟或串行数据中的错误。也可以使用如WaveScan功能,能够触发(或静态扫描)非线性的上升边沿、不符合协议规范的上升/下降时间,或不符合串行数据标准规格的其他信号特征。目前示波器行业存在两种不同的解决方案定位信号异常,大多数福禄克品牌的示波器通过增加触发速度(刷新率)和使用余辉显示发现信号异常。但是力科示波器使用智能触发模式,通过触发设置快速定位异常。原因是所谓的快刷新模式仍然有很大的示波器死区时间,在死区时间段内示波器仍有可能丢失一闪而过的错误信号,特别是非常偶发的错误。而力科示波器的智能触发能够使示波器10096时间处于触发准备状态(无死区时间),一旦有希望触发的信号出现,示波器即能够迅速捕获。另外,大多数的快速刷新模式无法与高级触发选项配合使用,而只能让用户使用简单的边沿触发模式,但是边沿触发对于调试串行总线信号毫无用处,因为每一个有效位信号都是脉冲信号。那么智能触发又是如何保证信号捕获的?智能触发扫描进入示波器的每一个状态,在满足触发条件之前,示波器的触发没有任何死区时间,直到捕获到感兴趣的异常信号。使用“Normal”采集模式配合智能触发能够增加异常信号触发几率,增加采集存储深度和更好的采集信号分析能力。许多现代德图示波器也允许将采集到的波形实时保存到示波器本地,然后迅速重置触发继续监视总线信号。但是这段保存波形的时间实际上无法控制,会比预期的时间长得多。有些示波器也使用智能采集模式,但是无法设定确切得触发条件。我们在CANBus信号中搜索Runt欠幅的条件。任何满足条件的欠幅信号都会被捕获并停止示波器采集进行进一步分析。图中左侧的表格中显示了找到的9个欠幅数据,我们点击第四个捕获的实例,示波器会自动为我们高亮出波形的位置以及放大后的波形细节。
Figure 4:欠幅触发可以用于帮助查找CANBus信号完整性问题,上面的曲线显示的是采集到的长序列原始信号,其中找到了9个欠幅问题,定位到第四个欠幅后可以在放大区域内看到波形细节。智能触发模式不仅可以检测到欠幅和非线性的上升沿,而且也可以捕获不符合规格的占空比,上升/下降时间,频率和周期变化,脉宽
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