示波器于串行總線量測(cè)解決方案

前言

    在工業(yè)控制應(yīng)用中，一直需求著低成本及高速傳輸且高可靠度性的通訊質(zhì)量。目前流行的通訊協(xié)議一般采用串列或并列模式，尤其是串列模式更為廣泛地應(yīng)用于嵌入式產(chǎn)品中。zui典型的整合串列匯流排是通用異步接收器傳輸匯流排（UART）、同步外圍設(shè)備接口（SPI）及內(nèi)部積體電路（I2C）的串行傳輸接口。而在固緯電子所發(fā)表的 GDS-3000系列示波器，可選配串行總線分析軟件，用戶只要設(shè)定觸發(fā)條件，便可輕松地完成 UART、I2C  及  SPI 的譯碼

與分析測(cè)試。 

如圖1 所示，使用者可以利用固緯GDS-3000串行總線分析譯碼功能快速地設(shè)定與得到量測(cè)結(jié)果。

UART,I2C及SPI簡(jiǎn)介及示波器相關(guān)量測(cè)應(yīng)用 

1.UART 

    通用異步收發(fā)傳輸器為  Universal Asynchronous Receiver/Transmitter 的簡(jiǎn)稱。硬件的部分是將數(shù)據(jù)由串行傳輸（Serial communication）與并列傳輸 （Parallel communication）間作傳輸轉(zhuǎn)換。UART通常用在與其他通訊協(xié)議（如EIA RS‐232）的連結(jié)上。 

    UART包括了RS232、RS449、RS423、RS422和 RS485 等接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和總線標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，是對(duì)應(yīng)各種異步串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)和總線標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定了通信的電氣特性、傳輸速率、連接特性和接口的機(jī)械特性等內(nèi)容。實(shí)際上是屬于通信網(wǎng)絡(luò)中的物理層（zui底層）的概念，與通信協(xié)議沒(méi)有直接關(guān)系。其通訊示意圖如圖 2所示。GDS-3000 針對(duì) UART 的測(cè)試與解碼示意如圖3及圖 4所示。

2. I2C 

    I2C（Inter－Integrated  Circuit）總線是由 PHILIPS 公司于 1980 年代初期所開(kāi)發(fā)的。原本的目的是為了在電視機(jī)內(nèi)部讓處理器 CPU 芯片與周邊芯片更容易連接。zui初廣泛地應(yīng)用于音頻和視頻設(shè)備開(kāi)發(fā)，如今主要應(yīng)用在服務(wù)器管理、溫度感測(cè)、電壓準(zhǔn)位轉(zhuǎn)換、EEPROM、一般化IO接口、A/D 與D/A 轉(zhuǎn)換、語(yǔ)音編碼（CODEC）、微控制器中使用。其中包括單個(gè)組件狀態(tài)的通信，管理員可對(duì)各個(gè)組件進(jìn)行查詢，以管理系統(tǒng)的配置或掌握組件的功能狀態(tài)，如電源和系統(tǒng)風(fēng)扇，可隨時(shí)監(jiān)控內(nèi)存、硬盤(pán)、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)溫度等多個(gè)參數(shù)以增加了系統(tǒng)的安全性，方便了管理。資料傳輸率可選擇 7bit 尋址的 100kbits/s  及高速的 10bit尋址的  3.4Mbits/s。 

   I2C的特點(diǎn)包含﹕ 

l  半雙工匯流排，只需要兩條信號(hào)線：串行數(shù)據(jù)線（SDA）  及串行頻率線（SCL） 

l  匯流排上每一鏈接的組件皆有獨(dú)立有*的地址，復(fù)雜系統(tǒng)藉由軟件控制尋址功能，而不需要硬件電路進(jìn)行地址譯碼動(dòng)作 

l  支援多主控端匯流排（Multi‐Master Bus）

   其示意圖如圖 5 所示 

   而透過(guò)GDS‐3000串行總線的 I2C譯碼功能，可實(shí)時(shí)分析 I2C訊號(hào)，其測(cè)試示意及解碼效果如圖 6、7所示。

3. SPI 

   序列周邊接口（Serial Peripheral Interface Bus，SPI），類似 I2C，是一種 4線同步序列數(shù)據(jù)協(xié)議，適用于可攜式裝置平臺(tái)系統(tǒng)，但使用率較 I2C少。序列周邊接口一般是 4 線，有時(shí)亦可為 3 線。所以在示波器的選擇上,需要 4通道的機(jī)種才能完成 SPI的測(cè)試需求。

其標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)全名如下： 

SCLK ‐ Serial Clock 串行頻率  （從控制端輸出）  

MOSI ‐ Master Output Slave Input 主輸出從輸入（從控制端輸出）  

MISO ‐ Master Input Slave Output 主輸入,從輸出（從被控制端輸出）    

SS ‐ Slave Select 從選擇  （低準(zhǔn)位動(dòng)作、從控制端輸出）       

   使用者可透過(guò) SPI Master來(lái)控制 SPI Slave，接線示意圖如圖8 所示，GDS-3000測(cè)試示意如圖9 所示。

固緯GDS-3000串行總線譯碼功能已包含 SPI 的分析，其分析效果如圖 10 所示。

結(jié)語(yǔ) 

透過(guò)固緯GDS‐3000串行總線的譯碼與分析功能 ， 用戶可輕易地透過(guò)示波器面板的快捷鍵選擇UART， I2C  及SPI 的譯碼功能?？焖俚淖g碼及分析功能可快速降低量測(cè)的時(shí)間。

   搭配GDS-3000 多樣性的標(biāo)準(zhǔn)功能，昰 150MHz~350MHz *性價(jià)比的波形分析與解碼的量測(cè)解決方案。

GDS-3000系列產(chǎn)品簡(jiǎn)介 

GDS-3000 系列是一個(gè)全新的測(cè)試平臺(tái)，全系列zui高提供 350MHz 的帶寬，4個(gè)模擬輸入通道，5GSa / s 取樣率和 VPO 波形顯示技術(shù)。4分割畫(huà)面功能可以達(dá)到同時(shí)獨(dú)立觸發(fā)測(cè)試多信號(hào)的要求，可運(yùn)用于測(cè)試研究和制造領(lǐng)域，選配的功率分析軟件和串行總線分析軟件，可以更方便工程師加速測(cè)試和制造相關(guān)產(chǎn)品的發(fā)展速度。   

特點(diǎn) 

*  全系列  帶寬覆蓋350MHz 范圍,  提供2/4輸入通道,  

*  雙取樣模式: 5GSa/s實(shí)時(shí)取樣率及100GSa/s等效取樣率 

*  強(qiáng)大的VPO 訊號(hào)處理技術(shù)，快速洞察異常訊號(hào)  

*   8英吋800*600高分辨率大尺寸畫(huà)面,  能更舒適的檢視復(fù)雜訊號(hào)的細(xì)節(jié) 

*  *的分割窗口功能，能同時(shí)獨(dú)立觸發(fā)及獨(dú)立顯示四個(gè)信道的波形訊號(hào) 

*  彈性的GW App應(yīng)用軟件平臺(tái),  軟件擴(kuò)充/  升級(jí)更容易 

*  可選擇50Ω/75Ω/1MΩ三種不同的輸入阻抗 

*  可選配功率量測(cè)軟件以進(jìn)行電源質(zhì)量測(cè)試與分析 

*  可選配串行總線的觸發(fā)、譯碼功能.軟件可支持I2C, SPI以及UART

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