示波器于串行總線量測解決方案

前言

    在工業控制應用中，一直需求著低成本及高速傳輸且高可靠度性的通訊質量。目前流行的通訊協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用于嵌入式產品中。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）、同步外圍設備接口（SPI）及內部積體電路（I2C）的串行傳輸接口。而在固緯電子所發表的 GDS-3000系列示波器，可選配串行總線分析軟件，用戶只要設定觸發條件，便可輕松地完成 UART、I2C  及  SPI 的譯碼

與分析測試。 

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定與得到量測結果。

UART,I2C及SPI簡介及示波器相關量測應用 

1.UART 

    通用異步收發傳輸器為  Universal Asynchronous Receiver/Transmitter 的簡稱。硬件的部分是將數據由串行傳輸（Serial communication）與并列傳輸 （Parallel communication）間作傳輸轉換。UART通常用在與其他通訊協議（如EIA RS‐232）的連結上。 

    UART包括了RS232、RS449、RS423、RS422和 RS485 等接口標準規范和總線標準規范，是對應各種異步串行通信接口標準和總線標準，它規定了通信的電氣特性、傳輸速率、連接特性和接口的機械特性等內容。實際上是屬于通信網絡中的物理層（zui底層）的概念，與通信協議沒有直接關系。其通訊示意圖如圖 2所示。GDS-3000 針對 UART 的測試與解碼示意如圖3及圖 4所示。

2. I2C 

    I2C（Inter－Integrated  Circuit）總線是由 PHILIPS 公司于 1980 年代初期所開發的。原本的目的是為了在電視機內部讓處理器 CPU 芯片與周邊芯片更容易連接。zui初廣泛地應用于音頻和視頻設備開發，如今主要應用在服務器管理、溫度感測、電壓準位轉換、EEPROM、一般化IO接口、A/D 與D/A 轉換、語音編碼（CODEC）、微控制器中使用。其中包括單個組件狀態的通信，管理員可對各個組件進行查詢，以管理系統的配置或掌握組件的功能狀態，如電源和系統風扇，可隨時監控內存、硬盤、網絡、系統溫度等多個參數以增加了系統的安全性，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的特點包含﹕ 

l  半雙工匯流排，只需要兩條信號線：串行數據線（SDA）  及串行頻率線（SCL） 

l  匯流排上每一鏈接的組件皆有獨立有*的地址，復雜系統藉由軟件控制尋址功能，而不需要硬件電路進行地址譯碼動作 

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GDS‐3000串行總線的 I2C譯碼功能，可實時分析 I2C訊號，其測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線同步序列數據協議，適用于可攜式裝置平臺系統，但使用率較 I2C少。序列周邊接口一般是 4 線，有時亦可為 3 線。所以在示波器的選擇上,需要 4通道的機種才能完成 SPI的測試需求。

其標準的信號全名如下： 

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  （低準位動作、從控制端輸出）       

   使用者可透過 SPI Master來控制 SPI Slave，接線示意圖如圖8 所示，GDS-3000測試示意如圖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。

結語 

透過固緯GDS‐3000串行總線的譯碼與分析功能 ， 用戶可輕易地透過示波器面板的快捷鍵選擇UART， I2C  及SPI 的譯碼功能。快速的譯碼及分析功能可快速降低量測的時間。

   搭配GDS-3000 多樣性的標準功能，昰 150MHz~350MHz *性價比的波形分析與解碼的量測解決方案。

GDS-3000系列產品簡介 

GDS-3000 系列是一個全新的測試平臺，全系列zui高提供 350MHz 的帶寬，4個模擬輸入通道，5GSa / s 取樣率和 VPO 波形顯示技術。4分割畫面功能可以達到同時獨立觸發測試多信號的要求，可運用于測試研究和制造領域，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試和制造相關產品的發展速度。   

特點 

*  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實時取樣率及100GSa/s等效取樣率 

*  強大的VPO 訊號處理技術，快速洞察異常訊號  

*   8英吋800*600高分辨率大尺寸畫面,  能更舒適的檢視復雜訊號的細節 

*  *的分割窗口功能，能同時獨立觸發及獨立顯示四個信道的波形訊號 

*  彈性的GW App應用軟件平臺,  軟件擴充/  升級更容易 

*  可選擇50Ω/75Ω/1MΩ三種不同的輸入阻抗 

*  可選配功率量測軟件以進行電源質量測試與分析 

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

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