СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №1/2016

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 46 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 1 2016 Отладка последовательных шин встраиваемых систем с помощью осциллографа Рис. 1. Ручное декодирование данных шины I 2 C Рис. 2. Запуск по сигналам шины I 2 C и автоматическое декодирование данных Стремление к сокращению размеров, потребляемой мощности и цены электронных изделий привело к широкому применению во встраиваемых системах последовательных шин. И хотя последовательные шины позволяют сократить число контактов интегральных схем, а также энергопотребление и занимаемое пространство, они заметно усложняют конструкцию. Инженерам, работающим с последовательными шинами, нужен быстрый способ отладки и проверки разрабатываемых схем. Алекс Климадж, Keysight Technologies Асинхронная природа многих после- довательных интерфейсов порож- дает проблемы захвата и декодиро- вания сигналов. И хотя анализато- ры протокола отлично справляются с поиском функциональных проблем и ошибок синхронизации последова- тельных шин, осциллографы, поми- мо этого, позволяют выявлять источ- ники шумов, захватывать переходные процессы, проводить тесты на соот- ветствие спецификациям физическо- го уровня и измерять мощность. Бла- годаря встроенной функции запуска по сигналам и декодирования данных последовательных шин, осциллографы становятся мощными универсальными приборами для разработчиков встраи- ваемых систем. З АХВАТ И ДЕКОДИРОВАНИЕ До того как декодеры данных после- довательных шин стали встраивать в осциллографы, инженеры были вынуждены декодировать последова- тельные кадры вручную. Это требовало глубокого понимания протокола после- довательной шины и некоторой «удачи» в попытке захватить нужный кадр. На рисунке 1 показан захваченный осцил- лографом кадр шины I 2 C с линией так- товой частоты (SCL) в канале 1 и лини- ей данных (SDA) в канале 2. Для руч- ного декодирования этой информации необходимо использовать следующую процедуру. 1. Захватить один кадр осциллогра- фом. 2. Сделать снимок экрана. 3. Открыть его на компьютере и доба- вить вертикальные линии вдоль каж- дого положительного перепада так- товой частоты. 4. ЗаписатьуровеньсигналаSDA(1или0), соответствующий каждому положи- тельному перепаду сигнала SCL. В соответствии со спецификацией I 2 C преобразовать двоичные значе- ния в шестнадцатеричные. Подсчиты- вая перепады тактовой частоты и зная, что протокол I 2 C использует стартовый импульс, 7 бит адреса, бит подтвержде- ния, 8 бит данных, ещё один бит под- тверждения и, наконец, стоповый бит, можно рассчитать шестнадцатеричные значения. В данном случае этот запи- санный кадр содержит адрес 0 × 29 и дан- ные 0 × 04. Этот метод, конечно, имеет право на существование, но он отнимает мно- го времени и вполне может оказаться, что это вовсе не тот кадр, который был нужен. Если инженеру придётся деко- дировать вручную несколько последо- вательных кадров, то затраты времени могут стать неприемлемыми. Вот тут- то и становятся очевидными преиму- щества встроенного в осциллограф декодера последовательных данных. На рисунке 2 показана работа встро- енного в осциллограф декодера дан- ных шины I 2 C. Кроме того, использо- вана функция запуска по сигналам последовательной шины для быстрого поиска нужного пакета данных. Деко- дированный кадр показан синим цве- том в нижней части экрана осциллогра- фа, а вверху виден оранжевый указатель точки запуска. Инженеры могут поль- зоваться этой функцией для быстрого поиска интересующих их данных, не вдаваясь в подробности спецификаций последовательной шины. З АХВАТ НЕПЕРИОДИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ ШИНЫ Предположим, что схема состоит из нескольких ИС (интегральных схем),