低速串行总线信号的收集解码和调试

验证低速串行总线信号需求的不只仅是简略的电压vs时刻波形的丈量LeCroy示波器具有多种关于串行总线的剖析和触发才能，最大极限添加工程师关于串行总线信号验证的决心。本文将介绍一些列串行总线信号的收集，观测，解码和调试，包含的协议有：RS232, generic UARTs, 12C, CAN,Flexray, LIN, ARINC 429, MIL-STD-1553, MIPI D-PHY, DigRF 3G, DigRFv4 and Audio applications (12S, LJ, RJand TDM)．
低速串行总线
近年来，低速串行总线在产品研制和终端产品商场中不断涌现，其间一些是在专业范畴的运用如FlexRay总线常见于轿车电子工业中，另一些则较为通用，包含大部分商场和产品运用，例如RS232和UARTs总线。新的总线协议不断呈现在商场中给广阔产品规划者和最终用户供给更多新功用和更强壮的产品功用，可是另一方面，也添加了验证和调试这些总线信号的应战。是从示波器中的串行解码菜单中截取了咱们所能供给的低速串行总线捕获，解码和调试的协议，掩盖适当广泛。
Figure 1：力科示波器能够测验和解码的低速串行总线协议十分广泛。
有部分低速串行总线运用特别的架构添加了抗共模噪声和搅扰的才能，这种架构常见于一些高速串行总线协议中，如USB和PCI Express总线，由于电压幅值较低，极易收到噪声搅扰。轿车电子中运用的CAN总线便是一种低速差分总线，它在发送端和接纳端均运用相同比特率的差分信号线。
Figure 2：运用差分方法的串行信号差分编码的串行信号能够共立运用示波器内置的数学核算方法别离出来（运用示波器的两个通道别离收集两根差分线信号，然后做通道间相减运算，得出实践差分信号），或许运用更好得一种方法：直接运用差分探头收集。差分探头是专为收集差分信号而规划的，它供给了两路根本相同的信号收集途径，相同的信号衰减匹配，相同的频率响应和时刻迟滞。两路信号接入差分探头内置的差分扩大器，能够最大化探头的共模按捺比( CMRR)，别离出相应的单端信号用于示波器后边的剖析作业。与差分信号串行总线相对的，一些低速串行信号，如I2C信号，运用一组双线拓扑组成信号线，SDA，和时钟线，SCL。首要，收集和调试串行总线第一步应该是验证物理信号的完好性和信号质量，之后再进行协议剖析，由于物理层信号的安稳性和有用性关于整个体系的安稳至关重要。 现代数字示波器中，咱们能够运用毛刺Glitch，欠幅Runt，下跌Dropout，和触发按捺等功用协助咱们捕获和触发时钟或串行数据中的过错。也能够运用如WaveScan功用，能够触发（或静态扫描）非线性的上升边缘、不契合协议标准的上升／下降时刻，或不契合串行数据标准标准的其他信号特征。现在示波器职业存在两种不同的解决方案定位信号反常，大多数福禄克品牌的示波器经过添加触发速度（改写率）和运用余辉显现发现信号反常。可是力科示波器运用智能触发形式，经过触发设置快速定位反常。原因是所谓的快改写形式依然有很大的示波器死区时刻，在死区时刻段内示波器仍有或许丢掉一闪而过的过错信号，特别是十分偶发的过错。而力科示波器的智能触发能够使示波器10096时刻处于触发预备状况（无死区时刻），一旦有期望触发的信号呈现，示波器即能够敏捷捕获。别的，大多数的快速改写形式无法与高档触发选项合作运用，而只能让用户运用简略的边缘触发形式，可是边缘触发关于调试串行总线信号毫无用处，由于每一个有用位信号都是脉冲信号。那么智能触发又是怎么确保信号捕获的？智能触发扫描进入示波器的每一个状况，在满意触发条件之前，示波器的触发没有任何死区时刻，直到捕获到感兴趣的反常信号。运用“Normal”收集形式合作智能触发能够添加反常信号触发几率，添加收集存储深度和更好的收集信号剖析才能。许多现代德图示波器也答应将收集到的波形实时保存到示波器本地，然后敏捷重置触发持续监督总线信号。可是这段保存波形的时刻实践上无法控制，会比预期的时刻长得多。有些示波器也运用智能收集形式，可是无法设定确切得触发条件。咱们在CANBus信号中查找Runt欠幅的条件。任何满意条件的欠幅信号都会被捕获并中止示波器收集进行进一步剖析。图中左边的表格中显现了找到的9个欠幅数据，咱们点击第四个捕获的实例，示波器会主动为咱们高亮出波形的方位以及扩大后的波形细节。
Figure 4：欠幅触发能够用于协助查找CANBus信号完好性问题，上面的曲线显现的是收集到的长序列原始信号，其间找到了9个欠幅问题，定位到第四个欠幅后能够在扩大区域内看到波形细节。智能触发形式不只能够检测到欠幅和非线性的上升沿，并且也能够捕获不契合标准的占空比，上升／下降时刻，频率和周期改变，脉宽颤动和时刻迟滞等。示波器还能够查找反常的过冲或下冲。所有这些查找的项目都能够合作查找条件设置选项，，增强调试剖析的才能。
Figure 5：智能触发设置能够对欠幅，脉冲宽度，频率，上升／下降时刻，信号下跌等设置量化的查找条件每种类型的串行数据协议都有自身的标准参数界说了其物理层和协议层的信息。物理层标准主要是规则了实践信号关于抱负信号的容限值。抱负和容限值的设定包含比特率的颤动，数据／时钟时刻参数，电平阂值和波形形状等信息。示波器的模板东西也能够进行信号物理层的验证。所示，收集的是FlexRay信号，眼图模板验证中，不契合模板标准的信号方位都会被红圈标出。这种现象表明信号序列中有一些部分是不满意FlexRay协议标准的，因而关于体系对错兼容的信号。这种情况下咱们有必要对信号的规划进行再次验证和调试。
Figure 6：Flexray信号波形的眼图模板测验
有时候工程师会以为进行串行总线信号的解码或调试协议层是没有必要的，由于工程师DeltaTRAK会冒险得以为芯片厂商供给的总线或器材都是契合协议标准的。可是实践情况并非如此。协议触发和解码功用一般都是示波器的选配功用。工程师能够依据需求在单台示波器上选配一种或多种协议触发解码的选件进行装置。示波器协议触发和解码能够有多种不同的方法。有些仅需求简略的边缘触发，然后解码电压vs时刻信号，将解码后的信息显现给用户就能够了。比较这种简略的解码，力科示波器能够供给给用户触发特定的地址和数据位，或许是过错信息。过错信息触发能够由用户指定过错地条件进行查找，也能够长时刻扫描任何呈现的过错。不同示波器厂商的协议解码功用不同也很大。图7中显现的力科示波器的解码功用，显现了触发，解码值列表，和依据不同码段高亮掩盖的不同色彩的波形能够让咱们更明晰得了解总线上传输的不同类型的信息。
Figure 7：设置触发条件为特定地址规模。示波器关于MIL-STD-1553总线过错信息解码。
Figure 8：触发和解码协议剖析，关于总线上的过错信息触发
总结
串行总线调试和验证需求对总线自身和协议层有必定了解。现代示波器中有多种东西都能够运用。总线信号的质量，或许信号完好性的验证，应该是剖析总线信号的第一步，咱们能够运用力科示波器的智能触发和WaveScan功用进行验证。在协议层调试阶段，咱们也会供给更多得技术资料和运用事例使工程师更多得了解示波器的这些功用特色。