最詳細(xì)的UART通訊協(xié)議分析在這里

1. 協(xié)議基礎(chǔ)

1.1. 協(xié)議簡(jiǎn)介

UART是“Universal Asynchronous Receiver/Transmitter”，通用異步收發(fā)器的縮寫(xiě)。在19世紀(jì)60年代，為了解決計(jì)算機(jī)和電傳打字機(jī)通信，Bell發(fā)明了 UART協(xié)議，將并行輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行輸出信號(hào)。因?yàn)閁ART簡(jiǎn)單實(shí)用的特性，其已經(jīng)成為一種使用非常廣泛的通訊協(xié)議。我們?nèi)粘＝佑|到的串口，RS232，RS485等總線(xiàn)，內(nèi)部使用的基本都是 UART協(xié)議 。

為了更好的理解和分析協(xié)議與總線(xiàn)的關(guān)系，我們通常把一個(gè)完整的通訊規(guī)范劃分成物理層，協(xié)議層以及應(yīng)用層。物理層只定義真實(shí)的信號(hào)特性（比如電壓，電流，驅(qū)動(dòng)能力等），以及電信號(hào)與邏輯信號(hào)0和1的對(duì)應(yīng)關(guān)系；協(xié)議層不關(guān)心底層的0和1具體怎么實(shí)現(xiàn)，只規(guī)定邏輯信號(hào)的協(xié)議規(guī)范以及通訊過(guò)程（例如起始，數(shù)據(jù)以及結(jié)束等）；應(yīng)用層不關(guān)心數(shù)據(jù)是怎么獲取的，只定義數(shù)據(jù)表示的意義，以及如何實(shí)現(xiàn)具體的業(yè)務(wù)邏輯。

圖 1?1 通訊協(xié)議的分層實(shí)現(xiàn)

最簡(jiǎn)單的UART協(xié)議應(yīng)用，通常物理層只需要兩根傳輸線(xiàn)，一根用于發(fā)送，一根用于接收，從而實(shí)現(xiàn)全雙工通訊。對(duì)于單向傳輸，也可以只使用一根傳輸線(xiàn)。此類(lèi)應(yīng)用最典型的實(shí)例就是單片機(jī)的RX/TX端口互相連接，從而實(shí)現(xiàn)基于TTL電平的UART通訊。對(duì)于不同的傳輸距離以及可靠性的要求，替換不同的物理層實(shí)現(xiàn)既可以得到我們常見(jiàn)的RS232、RS485等通訊總線(xiàn)。

1.2. 不同的物理層實(shí)現(xiàn)

由于UART協(xié)議層的輸入是邏輯0/1信號(hào)，而邏輯0/1信號(hào)在物理層可以通過(guò)不同的電平標(biāo)準(zhǔn)來(lái)區(qū)分。針對(duì)不同的通訊需求，便可以使用不同的物理層實(shí)現(xiàn)。例如簡(jiǎn)單的板內(nèi)通訊，或者常見(jiàn)的設(shè)備調(diào)試場(chǎng)景，使用簡(jiǎn)單的LVTTL/TTL電平即可在兩個(gè)設(shè)備間進(jìn)行UART協(xié)議通訊。

圖 1?2 不同的物理層電平標(biāo)準(zhǔn)

通用的串口則使用的是RS232電平，可以增加傳輸距離，并且抵抗一定程度的信號(hào)干擾。付出的成本則是在物理層需要對(duì)應(yīng)的電平轉(zhuǎn)換芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，發(fā)送端需要將內(nèi)部的高低電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓更高的+/-電壓信號(hào)，接收端需要將+/-電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成內(nèi)部的高低電平信號(hào)。

在工業(yè)通訊的場(chǎng)景下，為了進(jìn)一步提高傳輸距離，以及增強(qiáng)信號(hào)的可靠性，一般會(huì)采用RS485的電平標(biāo)準(zhǔn)。在發(fā)送端將普通的高低電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成一對(duì)差分信號(hào)，在接收端將差分信號(hào)再轉(zhuǎn)換成普通的高低電平信號(hào)。另外，RS485允許總線(xiàn)上連接多達(dá)128收發(fā)器，而TTL或者RS232則是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接。

1.2.1.基于TTL的UART通訊

基于TTL的UART通訊，是UART協(xié)議應(yīng)用最簡(jiǎn)單的使用場(chǎng)景。即直接把數(shù)字I/O輸出的高低電平作為實(shí)際的物理信號(hào)進(jìn)行傳輸。在物理連接上，只需要設(shè)備共地，通過(guò)一根信號(hào)線(xiàn)即可完成單向的設(shè)備通訊。如果需要雙向全雙工，使用兩根信號(hào)線(xiàn)即可。

圖 1?3 基于TTL的UART通訊

為了對(duì)比不同物理層實(shí)現(xiàn)的差別，我們可以觀(guān)察發(fā)送相同數(shù)據(jù)時(shí)，不同物理層的實(shí)際信號(hào)有何不同。這里以發(fā)送字符‘D‘為例，通過(guò)璞石示波器，直接觀(guān)察TTL實(shí)現(xiàn)傳輸?shù)男盘?hào)（探頭接地端連接設(shè)備共地端，探頭信號(hào)端連接上圖藍(lán)色信號(hào)線(xiàn)），可以獲得如圖1?4所示的信號(hào)波形。從波形可以看出，當(dāng)沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，UART信號(hào)會(huì)一直保持在高電平（具體信號(hào)幅度由I/O的供電電壓決定），數(shù)據(jù)傳輸時(shí)信號(hào)發(fā)生跳變，傳輸完成后信號(hào)重新回到空閑的高電平狀態(tài)。

圖 1?4 TTL的UART信號(hào)波形

1.2.2.基于RS232的UART通訊

為了增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力，以增加傳輸距離和可靠性，RS232總線(xiàn)采用了雙極性電壓信號(hào)來(lái)進(jìn)行物理傳輸。信號(hào)在發(fā)送/接收之前，通過(guò)電平轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)內(nèi)部信號(hào)和總線(xiàn)信號(hào)的互相轉(zhuǎn)換。連接方式和TTL電平完全相同，整個(gè)物理層只是多了一層電平轉(zhuǎn)換。

圖 1?5 基于RS232的UART通訊

同樣以發(fā)送字符‘D‘為例，璞石示波器的探頭連接到信號(hào)端，可以采集到如圖1?6所示的實(shí)際波形?？梢钥闯?，RS232波形在空閑時(shí)為負(fù)電壓，當(dāng)有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，信號(hào)開(kāi)始在正負(fù)電壓之間跳變，傳輸完成后重新回到空閑的負(fù)電壓狀態(tài)。

圖 1?6 RS232的UART波形

1.2.3.基于RS485的UART通訊

RS485為復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)，和其它UART協(xié)議的物理層相比，RS485總線(xiàn)最大的特點(diǎn)就是使用了差分信號(hào)傳輸。信號(hào)在發(fā)送之前，通過(guò)RS485的收發(fā)器把單端信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)，再發(fā)送到總線(xiàn)上進(jìn)行傳輸；同樣在接收之前，總線(xiàn)上的差分信號(hào)通過(guò)收發(fā)器的轉(zhuǎn)換變成單端信號(hào)再送給UART控制器進(jìn)行接收。在RS485總線(xiàn)上，如果希望進(jìn)行全雙工的雙向通訊，需要兩對(duì)差分信號(hào)線(xiàn)（即4根信號(hào)線(xiàn)）。如果只進(jìn)行半雙工的雙向通訊，則僅需要一對(duì)差分信號(hào)即可。

圖 1?7 基于RS485的UART通訊

還是以發(fā)送字符‘D‘為例，使用璞石示波器2個(gè)通道的探頭（共參考地），分別連接到其中一對(duì)差分信號(hào)的A/B端，可以采集到如圖1?8所示的實(shí)際波形。可以看出，A/B端的波形為互補(bǔ)關(guān)系。A端波形為正向邏輯（空閑時(shí)為正電壓），B端波形為反向邏輯（空閑時(shí)為負(fù)電壓）。

圖 1?8 RS485的UART波形

2. 協(xié)議規(guī)范

2.1. UART幀結(jié)構(gòu)

在上一節(jié)的介紹中，我們通過(guò)璞石示波器觀(guān)察了實(shí)際的UART波形，那么這個(gè)波形到底是怎么被準(zhǔn)確的識(shí)別成字符‘D‘，而不是其它內(nèi)容的呢？這就涉及到UART協(xié)議幀結(jié)構(gòu)的定義。如圖2?1所示：

圖 2?1 UART協(xié)議幀結(jié)構(gòu)

當(dāng)兩個(gè)設(shè)備需要通過(guò)UART協(xié)議進(jìn)行通訊時(shí)，它們需要同時(shí)約定好以下內(nèi)容：

• 每一位信號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)度T（波特率= 1/T）
• 幀結(jié)構(gòu)中每一項(xiàng)的具體位數(shù)
• 是否有校驗(yàn)位，以及校驗(yàn)位的機(jī)制（奇/偶/..）

有了這些約定，接收設(shè)備只需要等待起始位的到來(lái)，再對(duì)之后的波形進(jìn)行固定間隔的采樣即可獲得傳輸?shù)木唧w信息。以字符‘D‘的波形為例，其解析過(guò)程如圖2?2所示：

圖 2?2 UART波形分析

2.1.1. 波特率

波特率是UART協(xié)議，或者說(shuō)所有異步串行協(xié)議，非常重要的一個(gè)概念，即單位時(shí)間內(nèi)（1秒）可表示的bit位個(gè)數(shù)，或者也可以表述為bit位寬的倒數(shù)。例如一個(gè)波特率為115200的UART波形表示1秒可容納115200個(gè)bit位，也就是說(shuō)每一位bit數(shù)據(jù)占大約8.68uS的時(shí)長(zhǎng)。

圖 2?3 波特率的定義

UART等異步串行協(xié)議，為了簡(jiǎn)化信號(hào)物理連接，降低通訊成本，一般只有一根信號(hào)線(xiàn)，無(wú)法同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號(hào)。收/發(fā)設(shè)備為了正確解析波形就需要在相同的波特率設(shè)置下。而相同的波形使用不同的波特率獲取的信息可能會(huì)完全不同。對(duì)于接收設(shè)備來(lái)講，只有起始位可以作為一幀數(shù)據(jù)的同步點(diǎn)，其它數(shù)據(jù)都是通過(guò)波特率來(lái)確定具體的取樣位置。

還是以字符‘D’的波形為例，如圖2?4所示，如果用錯(cuò)誤的波特率接收，就可能會(huì)得到完全錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)信息。

圖 2?4 波特率錯(cuò)誤

2.1.2.空閑位

設(shè)備之間不傳輸數(shù)據(jù)時(shí)以持續(xù)的高電平表示空閑?？臻e位持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，兩個(gè)數(shù)據(jù)幀間隔也越長(zhǎng)，單位時(shí)間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)就越少。

圖 2?5 空閑位

2.1.3.起始位

UART接收端會(huì)一直檢測(cè)信號(hào)線(xiàn)上的電平變化，開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送端將信號(hào)線(xiàn)從高電平拉到低電平結(jié)束空閑狀態(tài)，并保持一個(gè)bit位的時(shí)長(zhǎng)。接收器檢測(cè)到高低電平轉(zhuǎn)換時(shí)，開(kāi)始接收信號(hào)。

圖 2?6 起始位

2.1.4.數(shù)據(jù)位

數(shù)據(jù)位包含傳輸?shù)膶?shí)際數(shù)據(jù)，如果使用了奇偶校驗(yàn)，那么數(shù)據(jù)位長(zhǎng)為5~8 bits，如果沒(méi)有使用奇偶校驗(yàn)，則位長(zhǎng)為5~9 bits。在一般情況下，數(shù)據(jù)位為8 bits，數(shù)據(jù)首先從最低有效位開(kāi)始發(fā)送，高位在后。

圖 2?7 數(shù)據(jù)位

2.1.5.校驗(yàn)位

校驗(yàn)位可以用來(lái)提高傳輸?shù)目煽啃?。如果信?hào)在傳輸過(guò)程中因?yàn)楦蓴_而導(dǎo)致某些位置的電平產(chǎn)生錯(cuò)誤，通過(guò)計(jì)算接收的數(shù)據(jù)和校驗(yàn)位是否匹配即可判斷數(shù)據(jù)是否有傳輸錯(cuò)誤，從而給應(yīng)用層提供有效信息來(lái)決定接受/丟棄對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。

圖 2?8 校驗(yàn)位

2.1.6.停止位

停止位表示一幀數(shù)據(jù)的結(jié)束，實(shí)際信號(hào)是一段時(shí)間的高電平。停止位的時(shí)間長(zhǎng)短可以設(shè)置為1、1.5或者2bits的停止位。大部分情況使用1bit的停止位。

因?yàn)閁ART是一個(gè)異步協(xié)議，每一幀的開(kāi)頭可以用跳變沿來(lái)同步，但是停止位只能通過(guò)波特率來(lái)計(jì)算相對(duì)位置，如果在停止位的位置識(shí)別到一個(gè)低電平，則會(huì)產(chǎn)生幀錯(cuò)誤。在通訊過(guò)程中，為了減少波特率的誤差導(dǎo)致的問(wèn)題，可以設(shè)置不同的停止位長(zhǎng)度來(lái)適配。

圖 2?9 停止位

3. 使用邏輯分析儀分析UART通訊

3.1. 示波器vs邏輯分析儀

示波器作為主要的通用測(cè)試測(cè)量?jī)x器，在觀(guān)察模擬信號(hào)的細(xì)節(jié)方面有著天然的優(yōu)勢(shì)。比如說(shuō)實(shí)時(shí)運(yùn)行，配合高波形刷新率，可以方便的觀(guān)察到突發(fā)的異常信號(hào)；再比如進(jìn)行噪聲評(píng)估以及信號(hào)質(zhì)量?jī)?yōu)化時(shí)，示波器可以很好的對(duì)比同一條總線(xiàn)上，不同節(jié)點(diǎn)上信號(hào)的異同，從而找出隱藏的信號(hào)完整性問(wèn)題。

但是示波器亦天然有著一些不方便的地方，除去通道少，屏幕普遍偏小，操作沒(méi)有電腦+鼠標(biāo)的方式靈活可控這些形態(tài)上的問(wèn)題，針對(duì)數(shù)字信號(hào)的采集和分析，示波器最大的問(wèn)題就是存儲(chǔ)深度太小。一臺(tái)幾十萬(wàn)元的示波器存儲(chǔ)深度也可能只有幾百M(fèi)pts。同時(shí)，因?yàn)榇鎯?chǔ)深度的限制，當(dāng)需要做稍微長(zhǎng)一點(diǎn)時(shí)間的采集時(shí)，示波器的真實(shí)采樣率就會(huì)劇烈的下降，導(dǎo)致采集到的波形無(wú)法還原真實(shí)的信號(hào)，失去了分析的意義。

圖 3?1 璞石示波器分析UART信號(hào)

圖 3?2 DSLogic分析UART信號(hào)

邏輯分析儀是只針對(duì)數(shù)字信號(hào)采集和分析而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的測(cè)試測(cè)量儀器，其采集出來(lái)的波形結(jié)果只有高低電平兩個(gè)狀態(tài)（也就是邏輯上的0和1）。但是卻很好的彌補(bǔ)了示波器在采集和分析數(shù)字信號(hào)上的不足。

1. 1.大部分邏輯分析儀都是在PC上操作，借助桌面處理器的強(qiáng)大性能，以及成熟操作系統(tǒng)的交互體驗(yàn)，極大了提升了數(shù)字信號(hào)分析的便捷性和效率。
2. 2.邏輯分析儀通道數(shù)多，入門(mén)級(jí)別的DSLogic邏輯分析儀就有16個(gè)通道可以同時(shí)采集，用戶(hù)也可以以非常合理的成本獲取擁有幾十個(gè)，甚至上百個(gè)通道的邏輯分析儀產(chǎn)品。
3. 3.邏輯分析儀的存儲(chǔ)深度更大，比如DSLogic在stream模式下可以達(dá)到16G的存儲(chǔ)深度，并且同時(shí)保持相當(dāng)高的采樣率，遠(yuǎn)超絕大多數(shù)示波器的采集能力。
4. 4.邏輯分析儀普遍提供豐富的協(xié)議解碼功能，可以對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行深入的分析。例如DSLogic目前支持的解碼協(xié)議就多達(dá)100多種。大部分示波器的解碼能力有限，而且大多需要單獨(dú)購(gòu)買(mǎi)相應(yīng)的插件。

我們接下來(lái)將重點(diǎn)介紹如何使用邏輯分析儀進(jìn)行各種情形下UART信號(hào)的采集和分析。

3.2. 建立邏輯分析儀的測(cè)試環(huán)境

3.2.1.DSLogic的連接

DSLogic是一款基于USB連接的便攜式邏輯分析儀。DSLogic主機(jī)負(fù)責(zé)信號(hào)采集和緩存，然后通過(guò)USB把數(shù)據(jù)傳輸給PC上的上位機(jī)軟件DSView。DSView負(fù)責(zé)波形數(shù)據(jù)處理，顯示，分析，以及對(duì)應(yīng)的人機(jī)交互功能。

圖 3?3 連接DSLogic到PC

使用時(shí)，只需要將DSLogic主機(jī)通過(guò)USB數(shù)據(jù)線(xiàn)直接連接到PC主板上的USB端口，打開(kāi)DSView軟件，并確認(rèn)DSLogic主機(jī)上的指示燈變?yōu)槌＞G狀態(tài)。此時(shí)便完成了邏輯分析儀的連接和初始化工作。如圖3?4所示，在DSView軟件上可以觀(guān)察到左上角的當(dāng)前設(shè)備名稱(chēng)，以及對(duì)應(yīng)的連接狀態(tài)。

圖 3?4 DSLogic連接狀態(tài)

3.2.2.UART信號(hào)連接

對(duì)于所有的測(cè)量來(lái)講，測(cè)試設(shè)備和被測(cè)信號(hào)必須基于一個(gè)共同的參考平面，也就是通常我們所說(shuō)的接地，這樣被測(cè)信號(hào)才能被正確采集和測(cè)量。在某些情況下，會(huì)遇到?jīng)]有做顯性的接地，但是測(cè)量結(jié)果貌似沒(méi)有問(wèn)題的情景，這是因?yàn)闇y(cè)量設(shè)備與被測(cè)信號(hào)通過(guò)其它的方式進(jìn)行了共地連接，比如使用的同一個(gè)電源供電，或者參考地同時(shí)接入了市電的接地端等等。但是在進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y(cè)量時(shí)，測(cè)量設(shè)備應(yīng)根據(jù)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行就近接地處理。被測(cè)信號(hào)到測(cè)量設(shè)備的信號(hào)接地端環(huán)路面積越大，信號(hào)就越容易被干擾，從而產(chǎn)生測(cè)量誤差甚至測(cè)量錯(cuò)誤。

針對(duì)UART信號(hào)來(lái)講，接入邏輯分析儀時(shí)，最簡(jiǎn)單的情況只需要連接2根線(xiàn)，一根接參考地，一根接被測(cè)信號(hào)即可。針對(duì)我們之前提到的UART協(xié)議的不同物理層實(shí)現(xiàn)，信號(hào)連接的方式會(huì)稍有不同。

例如對(duì)于TTL電平的UART信號(hào)，除了連接參考地之外，只需要連接需要測(cè)試的信號(hào)（TX或者RX）分別接入邏輯分析儀對(duì)應(yīng)的通道輸入即可。

圖 3?5 TTL信號(hào)與邏輯分析儀連接

對(duì)于RS232總線(xiàn)信號(hào)，我們既可以直接測(cè)量電平轉(zhuǎn)換之后的總線(xiàn)信號(hào)（DSLogic在排線(xiàn)輸入端的耐壓范圍為+-30V，RS232的+-15V的信號(hào)范圍可以直接接入），也可以測(cè)量電平轉(zhuǎn)換之前的內(nèi)部數(shù)字信號(hào)。其接線(xiàn)的方式和TTL信號(hào)一致，唯一需要注意的是RS232信號(hào)對(duì)電平進(jìn)行了翻轉(zhuǎn)（空閑時(shí)為負(fù)電壓，即低電平），在進(jìn)行UART協(xié)議解碼時(shí)，我們可以在DSView的解碼設(shè)置窗口進(jìn)行對(duì)應(yīng)的信號(hào)電平翻轉(zhuǎn)（Invert Signal選項(xiàng)設(shè)置為yes）。

圖 3?6 RS232信號(hào)與邏輯分析儀連接

RS485總線(xiàn)使用的是差分信號(hào)，當(dāng)我們用邏輯分析儀進(jìn)行信號(hào)采集時(shí)，需要特別注意被測(cè)信號(hào)的連接方式。首先，邏輯分析儀的參考地需要連接到對(duì)應(yīng)的被測(cè)設(shè)備RS485收發(fā)器的參考地，這樣才可以保證邏輯分析儀有正確的電平參考平面；其次，對(duì)于差分信號(hào)，邏輯分析儀只需要采集到與內(nèi)部信號(hào)同極性的高低電平即可。從數(shù)字信號(hào)的角度來(lái)講，差分的方式只是提高信號(hào)傳輸?shù)目煽啃?，不增加額外的信息量。如圖3?7所示，使用邏輯分析儀測(cè)試485總線(xiàn)信號(hào)時(shí)，連接對(duì)應(yīng)設(shè)備收發(fā)器的參考地，以及差分總線(xiàn)上的的A+信號(hào)即可。

當(dāng)然，如果只能采集到B-信號(hào)，我們也可以在DSView進(jìn)行解碼時(shí)，設(shè)置UART解碼器進(jìn)行信號(hào)翻轉(zhuǎn)的方式來(lái)得到正確的協(xié)議解析結(jié)果。

圖 3?7 RS485總線(xiàn)與邏輯分析儀連接

3.2.3.閾值設(shè)置

邏輯分析儀的閾值為高低電平的判決電壓，也就是說(shuō)當(dāng)輸入信號(hào)電壓高于閾值電壓時(shí)，采集到的便是高電平；當(dāng)輸入信號(hào)電壓低于閾值電壓時(shí)，采集到的便是低電平。

針對(duì)UART協(xié)議，我們之前已經(jīng)介紹了其有不同的物理層實(shí)現(xiàn)，不同的物理層實(shí)現(xiàn)有不同的電平標(biāo)準(zhǔn)。我們只需要選擇一個(gè)對(duì)應(yīng)的閾值可以區(qū)分不同情況下的高低電平即可。如圖3?8所示的閾值基本可以滿(mǎn)足這個(gè)要求。

圖 3?8 UART信號(hào)的閾值設(shè)置

在某些情況下，因?yàn)榕渲没蛘哒{(diào)試的需要，RS485總線(xiàn)的差分信號(hào)幅度可能在比較大的范圍變動(dòng)。因?yàn)镽S485的規(guī)范規(guī)定只要A-B之間的差分電壓大于200mV既可以認(rèn)為是高電平。此時(shí)我們可以借助璞石示波器，觀(guān)察實(shí)際的信號(hào)電平幅度，再來(lái)決定合適的閾值設(shè)置。只需要確保設(shè)置的閾值電壓可以合理的分辨出高低電平即可。

3.3. 簡(jiǎn)單的UART信號(hào)采集

絕大部分UART信號(hào)都是低速信號(hào)，例如最常用的波特率115200，表示信號(hào)頻率只有115.2KHz。使用DSLogic的默認(rèn)設(shè)置即可直接采集到此類(lèi)信號(hào)。此處以主機(jī)固定1s間隔，重復(fù)發(fā)送字符‘D‘為例，介紹如何使用邏輯分析儀采集和分析此類(lèi)UART信號(hào)。

3.3.1. 信號(hào)采集

在準(zhǔn)備好硬件和信號(hào)連接之后，直接點(diǎn)擊DSView軟件的“開(kāi)始“按鈕，就可以以默認(rèn)設(shè)置（1MHz采樣率采集1s時(shí)長(zhǎng)）采集被測(cè)信號(hào)。如果希望修改采樣率和采集時(shí)長(zhǎng)，直接在對(duì)應(yīng)下拉框中選擇對(duì)應(yīng)的參數(shù)即可。采樣率的設(shè)置原則推薦為被測(cè)信號(hào)最高頻率的10倍或以上，例如對(duì)于115200波特率的UART信號(hào)，最快的信號(hào)頻率為115.2KHz，當(dāng)選擇1M采樣率時(shí)，每bit信號(hào)會(huì)有8或者9個(gè)采樣點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的相位誤差為+-1/8（12.5%）；當(dāng)選擇10M采樣率時(shí)，每bit信號(hào)會(huì)有86或者87個(gè)采樣點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的相位誤差為+-1/86（1.16%）。當(dāng)然一般情況下也不推薦使用過(guò)高的采樣率，因?yàn)椴蓸勇试礁吣懿杉臅r(shí)長(zhǎng)就越短，另外采樣率過(guò)高可能采集到慢速信號(hào)單個(gè)跳變沿的多次跳變，從而給協(xié)議解碼帶來(lái)困擾。圖3?9便是使用默認(rèn)設(shè)置采集得到的信號(hào)波形。

圖 3?9 默認(rèn)采集

從圖3?9可以看出，通道0采集到持續(xù)為高電平的信號(hào)，但是并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有任何跳變。仔細(xì)觀(guān)察波形窗口上面的時(shí)間標(biāo)尺以及窗口底部的滾動(dòng)條，可以得知當(dāng)前窗口顯示的只是采集到的部分波形，不是全部信號(hào)。此時(shí)可以通過(guò)鼠標(biāo)滾輪縮放，或者在波形區(qū)域右鍵雙擊的方式顯示整個(gè)采集時(shí)長(zhǎng)的所有波形。得到如圖3?10所示的結(jié)果。

圖 3?10 顯示整個(gè)采集窗口

在上圖的基礎(chǔ)上，我們希望只觀(guān)察通道0的跳變部分?？梢栽凇斑x項(xiàng)”窗口關(guān)閉其它通道的波形顯示，調(diào)節(jié)通道信號(hào)的顯示高度。然后將鼠標(biāo)指向目標(biāo)波形，并同時(shí)通過(guò)鼠標(biāo)滾輪放大所指位置的波形；或者可以通過(guò)按住鼠標(biāo)右鍵框選希望放大的波形區(qū)域。另外，按住鼠標(biāo)左鍵可以對(duì)波形進(jìn)行左右移動(dòng)。得到如圖3?11所示的波形細(xì)節(jié)。

圖 3?11 觀(guān)察波形細(xì)節(jié)

在觀(guān)察波形時(shí)，把鼠標(biāo)放到脈沖波形上既可以顯示當(dāng)前信號(hào)的脈沖寬度，周期，頻率以及占空比等信息。同時(shí)，也可以通過(guò)鼠標(biāo)雙擊左鍵的方式添加光標(biāo)，移動(dòng)光標(biāo)時(shí)會(huì)自動(dòng)吸附到靠近的跳變沿。

3.3.2.UART解碼

邏輯分析儀采集到的信號(hào)波形只有高低電平（0/1）在時(shí)間上的變化，這不利于我們對(duì)信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程和內(nèi)容進(jìn)行有針對(duì)性的分析。雖然我們可以根據(jù)協(xié)議規(guī)范，用肉眼來(lái)翻譯波形對(duì)應(yīng)的協(xié)議內(nèi)容，但是將大大降低分析的效率。DSView自帶的解碼器可以提供豐富的協(xié)議解碼內(nèi)容，使得枯燥的波形變成有意義的字符，標(biāo)記以及數(shù)據(jù)內(nèi)容。極大的方便了工程師對(duì)信號(hào)的分析和理解，從而找出錯(cuò)誤信息或者關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

在DSView軟件里對(duì)已經(jīng)采集到的波形進(jìn)行協(xié)議解碼非常簡(jiǎn)單，只需要打開(kāi)“解碼”面板，搜索到對(duì)應(yīng)的解碼器（這里我們選擇1:UART協(xié)議），設(shè)置對(duì)應(yīng)解碼器的選項(xiàng)（包括顯示/通道/幀結(jié)構(gòu)/格式等），確定之后軟件就會(huì)開(kāi)始對(duì)選定通道進(jìn)行UART的協(xié)議解碼。并在協(xié)議通道顯示解碼的結(jié)果。如圖3?12所示。

圖 3?12 添加UART解碼

在選擇解碼器時(shí)，DSView提供便捷的協(xié)議搜索功能，只需要在協(xié)議搜索框輸入關(guān)鍵字符，DSView便會(huì)列出所有包含這些字符的解碼器，用戶(hù)在其中選擇正確的解碼器即可。如圖3?13所示和UART相關(guān)的有兩個(gè)協(xié)議0:UART和1:UART，其中0:UART是一個(gè)簡(jiǎn)化的解碼器，其不進(jìn)行bits信息的解析，也不支持高層協(xié)議的堆疊，當(dāng)我們只想獲取波形對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)時(shí)，可以使用此簡(jiǎn)化協(xié)議來(lái)減少解碼的時(shí)間和占用的內(nèi)存資源。

圖 3?13 協(xié)議搜索

解碼器的設(shè)置窗口有很多和解碼相關(guān)的設(shè)置選項(xiàng)，不同協(xié)議的設(shè)置窗口內(nèi)容也會(huì)不同。其中有一些所有解碼器都必須設(shè)置的選項(xiàng)，比如通道和協(xié)議信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。此處我們使用的是通道0抓取的UART信號(hào)，那么對(duì)應(yīng)的需要解碼的通道就應(yīng)該設(shè)置成通道0。

和協(xié)議相關(guān)的設(shè)置選項(xiàng)我們?cè)趲Y(jié)構(gòu)的部分都有詳細(xì)講解，在實(shí)際操作種也可以通過(guò)串口的上位機(jī)軟件（串口調(diào)試助手等）來(lái)獲取這些信息。如圖3?14所示。

圖 3?14 協(xié)議相關(guān)的選項(xiàng)

對(duì)于解碼的數(shù)據(jù)內(nèi)容，DSView支持不同的顯示格式。例如之前采集的UART信號(hào)按照ASCII碼的方式顯示字符‘D’，也可以修改成十六進(jìn)制（Hex）的顯示方式，結(jié)果便會(huì)顯示0x44。如圖3?15所示。目前支持的顯示格式有：hex（十六進(jìn)制）、dec（十進(jìn)制）、oct（八進(jìn)制）、bin（二進(jìn)制）以及ascii碼。

圖 3?15 格式選擇

3.4. 單次UART傳輸?shù)牟杉?/strong>

當(dāng)我們要捕獲的波形是一個(gè)偶發(fā)信號(hào)時(shí)，我們并不知道什么時(shí)候波形會(huì)出現(xiàn)，如果使用直接的采集方式可能大部分時(shí)間就只能捕獲到空閑的信號(hào)波形，無(wú)法抓取到實(shí)際傳輸時(shí)的信號(hào)。

這個(gè)時(shí)候便可以通過(guò)觸發(fā)來(lái)進(jìn)行捕獲。通過(guò)設(shè)置對(duì)應(yīng)的觸發(fā)條件，我們可以根據(jù)波形的變化來(lái)控制信號(hào)采集的開(kāi)始時(shí)間，從而精準(zhǔn)的捕獲到希望看到的信號(hào)波形。

3.4.1.Buffer模式

DSLogic支持兩種采集模式：Stream模式和Buffer模式。在Stream模式下采集到的數(shù)據(jù)會(huì)實(shí)時(shí)的傳輸?shù)絇C，然后由DSView處理。Buffer模式采集到的數(shù)據(jù)會(huì)先緩存在DSLogic的內(nèi)部硬件緩存中，等采集完成后再傳輸?shù)絇C，由DSView處理。

Buffer模式除了可以達(dá)到更高的采樣率這個(gè)優(yōu)點(diǎn)外，還支持更多的觸發(fā)選項(xiàng)和設(shè)置，比如多級(jí)觸發(fā)，串行觸發(fā)以及觸發(fā)位置的設(shè)置等。而Stream模式僅支持簡(jiǎn)單觸發(fā)。

圖 3?16 模式選擇

3.4.2.觸發(fā)設(shè)置

對(duì)于簡(jiǎn)單觸發(fā)，我們可以直接設(shè)置通道旁邊的觸發(fā)選項(xiàng)。其依次對(duì)應(yīng)上升沿，高電平，下降沿，低電平以及任意邊沿觸發(fā)。在觸發(fā)面板保持默認(rèn)的簡(jiǎn)單觸發(fā)模式即可。例如對(duì)于不知道什么時(shí)候發(fā)生的UART傳輸，我們可以選擇下降沿觸發(fā)。當(dāng)UART信號(hào)一直處于空閑狀態(tài)時(shí)，觸發(fā)就不會(huì)被滿(mǎn)足。DSLogic會(huì)一直等待觸發(fā)條件的到來(lái)，如圖3?17所示。

圖 3?17 等待觸發(fā)

當(dāng)UART開(kāi)始傳輸?shù)谝粋€(gè)起始位時(shí)，便會(huì)激活觸發(fā)條件，DSLogic將采集到觸發(fā)時(shí)的信號(hào)波形。如圖3?18所示。

圖 3?18 觸發(fā)采集

我們考慮復(fù)雜一點(diǎn)的觸發(fā)場(chǎng)景，例如設(shè)備A不斷的隨機(jī)給設(shè)備B發(fā)送數(shù)據(jù)，設(shè)備B則根據(jù)設(shè)備A發(fā)送的數(shù)據(jù)內(nèi)容回復(fù)不同的數(shù)據(jù)。如果我們想要知道設(shè)備B發(fā)送數(shù)據(jù)0之前，設(shè)備A給設(shè)備B發(fā)送了哪些數(shù)據(jù)，該如何設(shè)置觸發(fā)條件抓到對(duì)應(yīng)時(shí)刻的波形呢？

這里有兩個(gè)問(wèn)題需要解決，首先我們需要設(shè)置觸發(fā)的位置，從而看到觸發(fā)之前的數(shù)據(jù)，而不是觸發(fā)之后的數(shù)據(jù)；其次我們要找出設(shè)備B發(fā)送數(shù)據(jù)0的波形特征，并把其轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的觸發(fā)條件。

圖 3?19 觸發(fā)位置

根據(jù)UART的協(xié)議規(guī)則，發(fā)送數(shù)據(jù)0的波形會(huì)是一個(gè)比較寬的持續(xù)低電平脈沖信號(hào)。如果UART的波特率為115200，我們?cè)O(shè)置的采樣率為1MHz，數(shù)據(jù)0的波形如圖3?20所示，將會(huì)是一個(gè)78.125uS左右的低電平脈沖。

圖 3?20 UART發(fā)送數(shù)據(jù)0

要設(shè)置高級(jí)觸發(fā)或者觸發(fā)位置都需要buffer模式的支持，需要首先在“選項(xiàng)”設(shè)置“運(yùn)行模式”為“Buffer模式“，同時(shí)不要選中“RLE硬件壓縮“的選項(xiàng)。設(shè)置高級(jí)觸發(fā)條件為通道1出現(xiàn)持續(xù)的75個(gè)采樣點(diǎn)的低電平（對(duì)應(yīng)1MHz采樣率，也就是75us的低電平），觸發(fā)位置設(shè)置到80%，便于觀(guān)察觸發(fā)之前的數(shù)據(jù)。具體設(shè)置如圖3?21所示。

圖 3?21 高級(jí)觸發(fā)設(shè)置

根據(jù)這個(gè)觸發(fā)條件，當(dāng)設(shè)備B發(fā)送數(shù)據(jù)0時(shí)就會(huì)觸發(fā)，采集到的波形如圖3?22所示。

圖 3?22 觸發(fā)位置

3.4.3.重復(fù)采集

在某些情況下，我們需要?jiǎng)討B(tài)的觀(guān)察一些信號(hào)的狀態(tài)，比如每次Burst發(fā)送的數(shù)據(jù)內(nèi)容，但是卻又不知道數(shù)據(jù)什么時(shí)候發(fā)出，不可能頻繁的去點(diǎn)擊”開(kāi)始“按鈕。DSView提供了”重復(fù)“采集的模式，可以在滿(mǎn)足觸發(fā)時(shí)自動(dòng)采集并更新波形。當(dāng)我們調(diào)試一些周期的突發(fā)信號(hào)時(shí)，便可以通過(guò)重復(fù)模式非常方便的觀(guān)察動(dòng)態(tài)的采集和協(xié)議解析的結(jié)果。

重復(fù)模式可以按圖3?23所示進(jìn)行設(shè)置。重復(fù)間隔是指兩次采樣之間至少停留的時(shí)間，方便觀(guān)察上一次采集的波形和解碼結(jié)果。

圖 3?23 重復(fù)采集模式

3.5. 長(zhǎng)時(shí)間UART傳輸?shù)牟杉?/strong>

當(dāng)需要采集超長(zhǎng)時(shí)間的波形進(jìn)行分析時(shí)，我們可以使用Stream模式。DSLogic在Stream模式下可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)通道16G的采樣深度。在1MHz的采樣率下，采集時(shí)長(zhǎng)可以達(dá)到16G/1M≈16000s，也就是4個(gè)多小時(shí)。

3.5.1.Stream模式

Stream模式的設(shè)置如圖3?24所示，不同的DSLogic硬件版本支持不同的stream模式通道選項(xiàng)。對(duì)于U3Pro16來(lái)講，基于USB3.0的端口，可以實(shí)現(xiàn)3通道@最高1GHz采樣率，6通道@最高500MHz采樣率，12通道@最高250MHz采樣率以及16通道@最高125MHz采樣率。

圖 3?24 Stream模式設(shè)置

當(dāng)采集的數(shù)據(jù)量比較大時(shí)，可以使用0:UART協(xié)議進(jìn)行解碼，和1:UART相比，其省略了bits信息的輸出，不支持高層協(xié)議堆疊，可以縮短解碼時(shí)間，減少內(nèi)存占用。其它功能和1:UART相同。解碼效果如圖3?25所示。

圖 3?25 0:UART解碼大量數(shù)據(jù)

3.5.2.協(xié)議列表顯示

如下圖所示，圖形化的解碼結(jié)果是和采集到的波形在時(shí)間上完全保持同步的，這有助于我們理解波形和找到問(wèn)題，但同時(shí)因?yàn)闀r(shí)間的顯示比例問(wèn)題，不利于對(duì)解碼結(jié)果的查看。列表顯示可以很好的彌補(bǔ)這一缺陷，使得查看和分析大量的解碼內(nèi)容變得簡(jiǎn)單。

圖 3?26 列表顯示

DSView提供在圖形結(jié)果和列表結(jié)果之間進(jìn)行跳轉(zhuǎn)的方式。在列表結(jié)果中單擊任意一行即可自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的波形結(jié)果，同時(shí)你還可以在列表的選項(xiàng)里面選擇跳轉(zhuǎn)時(shí)是自動(dòng)放大波形進(jìn)行顯示，還是固定波形當(dāng)前的縮放比列。另外，當(dāng)我們查看某一個(gè)時(shí)刻的波形時(shí)，如果希望跳轉(zhuǎn)到這段波形對(duì)應(yīng)的解碼結(jié)果在列表顯示的位置，只需要點(diǎn)擊列表顯示窗口右上角的定位按鈕即可。

圖 3?27 列表和圖形解碼的跳轉(zhuǎn)

另外，通過(guò)列表顯示還可以把解碼的內(nèi)容導(dǎo)出到文件。如上圖所示，點(diǎn)擊列表顯示的“保存”按鈕，可以選擇把當(dāng)前解碼的內(nèi)容導(dǎo)出到csv或者txt文件，方便進(jìn)行更多的第三方數(shù)據(jù)處理，比如輸入到matlab進(jìn)行分析，或者作為其它軟件的數(shù)據(jù)輸入。

3.5.3.解碼數(shù)據(jù)搜索

列表顯示的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是可以把解碼結(jié)果當(dāng)成字符串進(jìn)行結(jié)果搜索，比如搜索特定操作，或者特定字節(jié)數(shù)據(jù)，可以快速定位需要查看的位置。

在搜索框中輸入需要搜索的關(guān)鍵字，然后按向前/向后按鈕即可找到包含關(guān)鍵字的解碼內(nèi)容，同時(shí)波形界面也會(huì)跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)位置，以供分析。如果正在分析某一段的解析結(jié)果，可以單擊選中列表的某一行，向前/向后按鈕則會(huì)以這一行為起始位置，查找前一個(gè)和后一個(gè)匹配項(xiàng)，而不用從頭開(kāi)始查找。

圖 3?28 協(xié)議內(nèi)容搜索

對(duì)于UART協(xié)議，DSView還支持多行數(shù)據(jù)搜索?？梢杂糜诓檎覕?shù)據(jù)中出現(xiàn)的某些連續(xù)的字符串結(jié)果。如圖3?29所示，多行數(shù)據(jù)搜索通過(guò)“-“字符來(lái)連接多個(gè)關(guān)鍵字。

圖 3?29 多行數(shù)據(jù)搜索

3.5.4.波形搜索

DSView不僅支持解碼結(jié)果的搜索，還支持原始波形的搜索功能。在很多場(chǎng)景可以快速的定位波形。例如波形突發(fā)傳輸時(shí)，因?yàn)榭臻e周期比較長(zhǎng)，無(wú)法同時(shí)看到多次傳輸?shù)募?xì)節(jié)波形，可以使用波形搜索，在查看完前一時(shí)刻的波形，保證縮放比列不變的情況下，立即跳轉(zhuǎn)到下一次的波形跳變處。

選中“搜索”工具欄，軟件窗口的下方會(huì)出現(xiàn)搜索框，單擊搜索框，彈出搜索設(shè)置窗口，確定通道跳變沿，即可通過(guò)左右鍵搜索符合條件的波形。同時(shí)，也可以手動(dòng)移動(dòng)搜索光標(biāo)，以確定搜索的起始位置。

圖 3?30 波形搜索

選中搜索之后會(huì)出現(xiàn)帶“S”標(biāo)記的光標(biāo)，初始狀態(tài)為灰色，如果點(diǎn)擊左/右搜索，并查找到了符合條件的波形，光標(biāo)會(huì)變成藍(lán)色，并自動(dòng)移動(dòng)到搜索的位置。如果手動(dòng)移動(dòng)了“S”光標(biāo)，光標(biāo)會(huì)重新變?yōu)榛疑?/p>

3.5.5.光標(biāo)運(yùn)用

DSView支持豐富的光標(biāo)操作，不僅可以通過(guò)光標(biāo)進(jìn)行時(shí)序的測(cè)量，還可以通過(guò)光標(biāo)來(lái)標(biāo)記和追蹤特殊波形。當(dāng)波形空閑或者間隔時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，可在每一個(gè)感興趣的位置都插入光標(biāo)，想要跳轉(zhuǎn)到某一個(gè)感興趣的波形時(shí)，只需要在標(biāo)尺區(qū)域點(diǎn)擊右鍵，再點(diǎn)擊想要跳轉(zhuǎn)的光標(biāo)序號(hào)，既可以跳轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的光標(biāo)位置。

如果想移動(dòng)光標(biāo)，只需要將鼠標(biāo)移動(dòng)到光標(biāo)附近，當(dāng)光標(biāo)出現(xiàn)加粗顯示時(shí)，單擊鼠標(biāo)左鍵即可選中，此時(shí)光標(biāo)便會(huì)跟隨鼠標(biāo)移動(dòng)，確定位置后再次單擊左鍵即可釋放光標(biāo)。當(dāng)希望光標(biāo)吸附到特定通道波形的某一個(gè)跳邊沿時(shí)，只需要將移動(dòng)光標(biāo)時(shí)的鼠標(biāo)靠近跳變沿附近，光標(biāo)會(huì)自動(dòng)

吸附到跳邊沿位置。

圖4-13 光標(biāo)運(yùn)用

3.5.6.鼠標(biāo)測(cè)量

除了基于光標(biāo)的測(cè)量，DSView還提供了更加便捷的鼠標(biāo)測(cè)量功能。例如當(dāng)前脈寬，周期，占空比以及頻率的測(cè)量（只需要將鼠標(biāo)放到變化的脈沖上）；邊沿個(gè)數(shù)的測(cè)量（在波形上點(diǎn)擊開(kāi)始和結(jié)束位置便會(huì)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)此區(qū)間的跳變沿）；以及邊沿距離的測(cè)量（鼠標(biāo)點(diǎn)擊起始邊沿，再移動(dòng)到結(jié)束邊沿即可）。

如圖3?31所示，移動(dòng)鼠標(biāo)到起始跳變沿的位置，單擊鼠標(biāo)左鍵，選中起始跳變沿，移動(dòng)鼠標(biāo)到結(jié)束跳變沿的位置，便會(huì)顯示兩個(gè)跳變沿之間的距離（時(shí)長(zhǎng)/采樣間隔點(diǎn)），再次單擊鼠標(biāo)左鍵完成測(cè)量。

圖 3?31 跳變沿間距

4. 常見(jiàn)問(wèn)題

4.1. 確定未知的波特率

當(dāng)我們無(wú)法事先獲取UART波形的波特率時(shí)，也可以通過(guò)采集到的波形來(lái)猜測(cè)真實(shí)的波特率。DSView提供“Guess bitrate”的解碼器來(lái)猜測(cè)任意波形串的波特率參數(shù)。Guess bitrate的原理就是依次找到波形中最窄的脈寬，作為一個(gè)bit的波形寬度，然后計(jì)算其倒數(shù)作為波特率。所以其可能出現(xiàn)多個(gè)結(jié)果，我們只需要觀(guān)察對(duì)應(yīng)的脈沖是不是合理的脈寬，然后選擇最大的波特率結(jié)果即可。如圖4?1所示。

圖 4?1 猜測(cè)波特率

獲取到波特率之后，便可以設(shè)置到UART解碼器的選項(xiàng)中。因?yàn)閁ART協(xié)議每次起始位都會(huì)重新同步，所以波特率的誤差只會(huì)在一幀數(shù)據(jù)中累計(jì)，只要一幀以?xún)?nèi)的誤差沒(méi)有超過(guò)bit位的邊界，便可以得到正確的解碼結(jié)果。

當(dāng)然，如果波形樣本較少，比如波形中沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)單個(gè)bit寬度的脈沖，那么猜測(cè)的波特率很可能不正確，導(dǎo)致解碼結(jié)果錯(cuò)誤。當(dāng)有不符合協(xié)議的波形出現(xiàn)時(shí)，UART解碼器也會(huì)給出可能的錯(cuò)誤提示，比如frame error等，如圖4?2所示。有經(jīng)驗(yàn)的工程師可以通過(guò)觀(guān)察波形和解碼結(jié)果，去調(diào)整波特率，以便獲得正確的解碼結(jié)果。

圖 4?2 解碼錯(cuò)誤

4.2. 反相信號(hào)的解碼

在之前的章節(jié)我們提到，UART協(xié)議可以通過(guò)不同的物理信號(hào)進(jìn)行傳輸，有些物理層的信號(hào)可能與協(xié)議信號(hào)是反向的關(guān)系（高低電平互換），比如RS232，或者RS485差分信號(hào)當(dāng)中的B-信號(hào)。當(dāng)我們采集到的信號(hào)是反向時(shí)，DSView的UART解碼器也可以通過(guò)設(shè)置來(lái)獲取正確的解碼結(jié)果。

用戶(hù)只需要在UART解碼器的設(shè)置中將“Invert Signal ?”選項(xiàng)設(shè)置為“yes”即可。反向信號(hào)的解碼如下圖所示。

圖 4?3 反向信號(hào)的UART解碼

4.3. 多組UART通訊的解碼

DSView的UART解碼器特意設(shè)計(jì)成單通道的方式，這樣可以方便多路通訊進(jìn)行解碼時(shí)通道的任意設(shè)置。例如對(duì)于一個(gè)全雙工的UART通訊，既有TX信號(hào)又有RX信號(hào)，那么我們只需要分別添加兩個(gè)UART解碼器來(lái)對(duì)應(yīng)TX和RX的解碼即可。

如下圖所示，便是同時(shí)對(duì)3路UART信號(hào)進(jìn)行解碼的情況。

圖 4?4 多路解碼器

4.4. 起始位置導(dǎo)致的解碼錯(cuò)誤

對(duì)于任何通訊過(guò)程來(lái)講，設(shè)備必須從初始狀態(tài)出發(fā)，才能正確的接收到通訊內(nèi)容，也就是正確的對(duì)協(xié)議幀進(jìn)行識(shí)別和分析。對(duì)于邏輯分析儀來(lái)講也是一樣，如果信號(hào)的采集正好從一幀數(shù)據(jù)的中間開(kāi)始，那么錯(cuò)誤的起始位置很可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的解碼結(jié)果。如下圖所示，設(shè)備不停的發(fā)送字符串“DreamSourceLab“，但是因?yàn)槭状尾东@的位置正好位于數(shù)據(jù)幀的中間，導(dǎo)致第一段波形的解碼變成了亂碼。

圖 4?5 波形截?cái)噱e(cuò)誤

為了避免錯(cuò)誤的解碼數(shù)據(jù)，我們可以人為的設(shè)置解碼的起始位置以及結(jié)束位置，從而避免被截?cái)嗟臄?shù)據(jù)幀導(dǎo)致的解碼錯(cuò)誤。解碼位置可以是任意光標(biāo)的指定位置，操作時(shí)只需要在插入對(duì)應(yīng)的光標(biāo)后，解碼器的設(shè)置里面設(shè)置對(duì)應(yīng)的起始和結(jié)束位置即可。如下圖所示，設(shè)置起始位置避免了第一段截?cái)嗖ㄐ蔚腻e(cuò)誤解碼。

圖 4?6 區(qū)域解碼

5. 進(jìn)階分析

5.1. 多層協(xié)議解析

UART是一種使用非常廣泛的基礎(chǔ)協(xié)議，有很多在實(shí)際應(yīng)用中使用的傳輸協(xié)議都是在UART的基礎(chǔ)上擴(kuò)展而來(lái)。例如：DMX512，LIN，MIDI以及Modbus等，其底層的通訊基礎(chǔ)都是UART協(xié)議。、

根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，DSView同時(shí)支持多層協(xié)議的解析堆疊。當(dāng)我們添加一個(gè)復(fù)雜協(xié)議的解碼器時(shí)，DSView會(huì)自動(dòng)從頂層構(gòu)建整個(gè)協(xié)議棧，從而使得解碼的結(jié)果更加豐富和完善，非常有助于用戶(hù)對(duì)協(xié)議的深入分析和理解。

我們以Modbus RTU為例，來(lái)了解一下DSView分析多層協(xié)議的過(guò)程?；赨ART的字節(jié)傳輸功能，Modbus RTU詳細(xì)的規(guī)定了每個(gè)字節(jié)的具體意義，這樣通過(guò)把多個(gè)UART協(xié)議幀組合在一起便形成了Modbus的幀結(jié)構(gòu)。如下圖所示。

圖 5?1 Modbus RTU主站設(shè)備請(qǐng)求幀格式

在使用DSView進(jìn)行此類(lèi)協(xié)議解碼時(shí)，只需要在協(xié)議搜索框輸入對(duì)應(yīng)的協(xié)議并添加即可。DSView會(huì)自動(dòng)構(gòu)建整個(gè)堆疊協(xié)議的設(shè)置頁(yè)面，如下圖所示，用戶(hù)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置即可。

圖 5?2 Modbus解碼器的設(shè)置

如下圖所示，從Modbus RTU的解碼結(jié)果可以清晰的看出協(xié)議的堆疊結(jié)構(gòu)。每一幀的Modbus由8個(gè)UART字節(jié)幀組成。Modbus幀的內(nèi)容也會(huì)有清晰的注釋標(biāo)明其具體的含義。當(dāng)出現(xiàn)傳輸錯(cuò)誤時(shí)，這樣的解碼結(jié)果可以非常清晰的定位錯(cuò)誤的位置，以及錯(cuò)誤的原因（是底層UART的問(wèn)題，還是Modbus協(xié)議層的問(wèn)題）。如果不希望看到底層的細(xì)節(jié)，在解碼器的設(shè)置頁(yè)面把對(duì)應(yīng)的解碼內(nèi)容隱藏即可。