示波器解決嵌入式系統(tǒng)中串行總線設(shè)計(jì)

　　如今的嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)滲透到我們生活的每個(gè)角落，其中包含微處理器、微控制器、DSP、RAM、EPROM、FPGA、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和I/O電子單元。這些設(shè)備在傳統(tǒng)上一直使用并行總線相互通信及與外部世界通信。然而今天，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用的越來(lái)越多的構(gòu)件將用串行總線代替并行總線，這也給嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員帶來(lái)了重大挑戰(zhàn)。本文討論了嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的常用挑戰(zhàn)，及怎樣使用示波器中的功能來(lái)解決這些挑戰(zhàn)。

　　在并行結(jié)構(gòu)中，總線的每個(gè)組件都有自己的信號(hào)路徑。可能有16條地址線、16條數(shù)據(jù)線、一條時(shí)鐘線和各種其它控制信號(hào)。通過(guò)總線發(fā)送的地址或數(shù)據(jù)值會(huì)通過(guò)所有并行線路同時(shí)傳送。因此，使用大多數(shù)示波器和邏輯分析儀中的狀態(tài)觸發(fā)或碼型觸發(fā)功能觸發(fā)關(guān)心的事件相對(duì)簡(jiǎn)便。同時(shí)，可以簡(jiǎn)便地了解在示波器或邏輯分析儀顯示屏上捕獲的數(shù)據(jù)。例如，使用邏輯分析儀從微控制器中采集時(shí)鐘線、地址線、數(shù)據(jù)線和控制線信號(hào)。通過(guò)使用狀態(tài)觸發(fā)，隔離了要查找的總線。為“解碼”總線上發(fā)生的情況，需要查看每條地址線、數(shù)據(jù)線和控制線的邏輯狀態(tài)。

　　在串行總線中，所有這些信息都必須以串行方式在相同的少數(shù)或一條導(dǎo)線上發(fā)送。這意味著一個(gè)信號(hào)可能包括地址信怠、控制信息、數(shù)據(jù)信息和時(shí)鐘信息。這條消息包含幀頭、標(biāo)識(shí)符（地址）、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度代碼、數(shù)據(jù)、CRC和幀尾及少量其它控制位。時(shí)鐘嵌入在數(shù)據(jù)中，使用填充位保證接收設(shè)備擁有數(shù)量充足的邊沿鎖定時(shí)鐘，這使情況變得進(jìn)一步復(fù)雜化。即使是經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的眼睛，也很難迅速了解這一消息的內(nèi)容?，F(xiàn)在想象一下這是一條有問(wèn)題的消息，一天只發(fā)生一次，您需要觸發(fā)采集這條消息。傳統(tǒng)示波器和邏輯分析儀不能有效處理這類(lèi)信號(hào)。

　　即使是比較簡(jiǎn)單的串行標(biāo)準(zhǔn)，如I2C，與并行協(xié)議相比，觀察總線上傳輸?shù)膬?nèi)容仍要明顯困難得多。現(xiàn)在有一種更好的方式，測(cè)試嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用的最常用的低速串行標(biāo)準(zhǔn)。