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如何改善示波器測試低速串行總線的能力辦法
2013-05-16
1. 使用符號(hào)解碼更深入理解總線通信量
大多數(shù)富有經(jīng)驗(yàn)的工程師都知道，示波器通常是與內(nèi)部打印機(jī)一起出售的。打印機(jī)用來建立“條形圖”。工程師建立條形圖可通過一次長時(shí)間緩慢采集，或多次快速采集（紙帶是重要的實(shí)驗(yàn)室工具）。然后將條形圖貼到實(shí)驗(yàn)室的墻壁上，之后設(shè)計(jì)師以手動(dòng)方式對示波器跡線的含義進(jìn)行解碼。
顯然，這個(gè)過程十分繁瑣而容易出錯(cuò)。另一個(gè)問題是這種手動(dòng)方法難以從結(jié)果推導(dǎo)出一個(gè)高度抽象的概念。他們必須將波形轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制，然后是數(shù)據(jù)包，并進(jìn)一步變?yōu)閿?shù)據(jù)包內(nèi)容，最后是數(shù)據(jù)包內(nèi)容的 ASCII 或符號(hào)意義。許多工程師仍在使用從此項(xiàng)技術(shù)衍生出的其他方法。最好的衍生方法使他們能夠觀察顯示結(jié)果，并推斷出系統(tǒng)中發(fā)生的情況。即便如此，他們也不能一邊解釋顯示結(jié)果，一邊分析其在系統(tǒng)中的含義。
現(xiàn)代數(shù)字示波器可在內(nèi)部進(jìn)行這種分析，只需幾秒鐘的配置，即可查看讀/寫數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包內(nèi)容和誤差代碼。甚至還能在硬件內(nèi)進(jìn)行這種分析，因而不會(huì)影響示波器的性能。基于軟件的解碼可能會(huì)影響性能。
2. 采用數(shù)字通道提高靈活性
對于嵌入式設(shè)計(jì)，芯片間和系統(tǒng)內(nèi)通信總線通常只是其中的一小部分，其他組成部分還包括 DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器）、ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）、傳感器、顯示器、控制環(huán)路、處理器和機(jī)電元件，所有這些組成部分都必須協(xié)調(diào)一致地工作。
如果示波器只有 2 個(gè)或 4 個(gè)通道，低速串行總線可能很快就會(huì)占用所有調(diào)試資源。因此，混合信號(hào)示波器能提高分析工具的靈活性。
混合信號(hào)示波器（MSO）不僅擁有模擬通道，還擁有許多（至少 16 個(gè)）數(shù)字通道。設(shè)計(jì)優(yōu)良的 MSO 能將數(shù)字通道與模擬通道保持完美同步，并支持模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的無縫交叉觸發(fā)，而不會(huì)因?yàn)槭褂脭?shù)字通道而導(dǎo)致性能下降。在顯示器上同時(shí)使用 20 個(gè)或更多時(shí)間同步通道時(shí)，可以靈活分析多模擬事件、數(shù)字事件和串行事件之間的相互作用。
嵌入式系統(tǒng)分析的最大好處在于，可以將數(shù)字通道分配給串行總線定時(shí)和解碼，從而讓出模擬通道對其他部分進(jìn)行時(shí)間同步分析。可以用模擬通道檢驗(yàn)串行總線部分的物理層性能，之后切換到數(shù)字通道查看定時(shí)和協(xié)議層，然后測量事件從傳感器到處理器再到輸出的延遲時(shí)間，或者驗(yàn)證對爭用總線資源的多個(gè)輸入的優(yōu)先級仲裁。
3. 利用計(jì)數(shù)器快速表征總線活動(dòng)
計(jì)數(shù)器好比了解總線健康狀況的聽診器?？偩€就像人的動(dòng)脈，錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)會(huì)阻塞總線，從而限制正確數(shù)據(jù)的流動(dòng)。系統(tǒng)就像心臟，可能存在威脅系統(tǒng)完整性的異?，F(xiàn)象（如誤碼）。使用事件計(jì)數(shù)器可快速檢查總線上的通信量的狀態(tài)。
在以下例子中，我們查看了用于 CAN 總線上通信量的計(jì)數(shù)器。在分析完100000 個(gè)數(shù)據(jù)包之后，可以看出沒有過載幀信號(hào)，但大約 2% 的幀信號(hào)包含有錯(cuò)誤信息。還可以看出，總線利用率約為 24%。這與觀察示波器顯示屏上半部分所預(yù)期的利用率一致。還可對特定類型的誤碼、總線事件或數(shù)據(jù)值進(jìn)行觸發(fā)，通過計(jì)數(shù)器進(jìn)行參數(shù)測量并作更細(xì)致的分析。
采用計(jì)數(shù)器分析時(shí)，解碼性能很重要。示波器處理串行跡線的速度越快，就能越快獲得有意義的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，這里指的是快速測試，而不是指長時(shí)間分析。
如果示波器沒有這些計(jì)數(shù)器，可將外部計(jì)數(shù)器連接到示波器的觸發(fā)輸出（Trigger Out）端口。雖然無法提供完整的總線性能，但可以了解發(fā)生了多少次特定觸發(fā)事件。
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