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你還在用光標(biāo)測(cè)量I2C通信時(shí)序嗎?

發(fā)布時(shí)間:2022-06-22 來(lái)源:ZLG 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】由于I2C信號(hào)質(zhì)量容易受寄生電容影響,時(shí)序一致性測(cè)試對(duì)保障通信穩(wěn)定至關(guān)重要。本文將通過(guò)實(shí)例應(yīng)用教您一秒鐘完成時(shí)序測(cè)試,快速分析I2C信號(hào)脈寬、幅值、邊沿、建立時(shí)間、保持時(shí)間等多種組合參數(shù)。



I2C總線介紹

I2C總線是Philips公司推出的一種串行總線,是具備多主機(jī)系統(tǒng)所需的包括總線裁決和高低速器件同步功能的高性能串行總線。I2C總線用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。

 

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圖1 I2C器件選擇


物理結(jié)構(gòu)上,I2C總線只有兩根雙向信號(hào)線,一根是數(shù)據(jù)線SDA,另一根是時(shí)鐘線SCL。


●    SCL(串行時(shí)鐘線):上升沿將數(shù)據(jù)輸入到每個(gè)EEPROM器件中;下降沿驅(qū)動(dòng)EEPROM器件輸出數(shù)據(jù)。

●    SDA(串行數(shù)據(jù)線):雙向數(shù)據(jù)線,為OD門,與其它任意數(shù)量的OD與OC門成“線與”關(guān)系。

 

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圖2 I2C總線內(nèi)部結(jié)構(gòu)


I2C總線通過(guò)上拉電阻接正電源。當(dāng)總線空閑時(shí),兩根線均為高電平。連到總線上的任一器件輸出的低電平,都將使總線信號(hào)變低,即各器件的SDA及SCL都是線“與”關(guān)系。


I2C有三種速率,如下:


●    普通模式(100kHz);

●    快速模式(400kHz);

●    高速模式(3.4MHz)。


I2C總線數(shù)據(jù)有效性


I2C總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí),時(shí)鐘信號(hào)SCL為高電平期間,數(shù)據(jù)線SDA上的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定,只有在時(shí)鐘線SCL上的信號(hào)為低電平期間,數(shù)據(jù)線SDA上的高電平或低電平狀態(tài)才允許變化,如圖3所示。

    

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圖3 數(shù)據(jù)有效性


I2C時(shí)序分析軟件


I2C通信時(shí)序傳統(tǒng)的測(cè)試方法,需要人工定位每一項(xiàng)參數(shù)并單獨(dú)卡光標(biāo)測(cè)量,平均測(cè)試一組數(shù)據(jù)的時(shí)間約為30~60分鐘,不僅效率低,而且容易引入讀數(shù)誤差甚至錯(cuò)誤。ZDS5000系列示波器創(chuàng)新的I2C時(shí)序分析功能,可極大地提高測(cè)算效率,保持?jǐn)?shù)據(jù)一致性。


使用I2C時(shí)序分析軟件,它能夠在極短的時(shí)間內(nèi)完成總線信號(hào)的DC特性和AC特性分析,并與器件手冊(cè)標(biāo)稱參數(shù)做對(duì)比,直接輸出測(cè)試結(jié)果(Pass/Fail),同時(shí)支持報(bào)表導(dǎo)出,省去人工錄入數(shù)據(jù)的煩惱,極大地提升測(cè)試效率。具體測(cè)試界面如下圖4所示。

 

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圖4 I2C時(shí)序分析界面


I2C時(shí)序分析測(cè)試參數(shù)


I2C時(shí)序除了要分析其解碼情況,還需驗(yàn)證是其否滿足I2C的AC特性標(biāo)準(zhǔn),I2C時(shí)序分析功能測(cè)試參數(shù)及手冊(cè)標(biāo)稱如表1所示,包括時(shí)鐘頻率、起始信號(hào)/數(shù)據(jù)信號(hào)建立時(shí)間、起始信號(hào)/數(shù)據(jù)信號(hào)保持時(shí)間、時(shí)鐘低/高電平時(shí)間和總線空閑時(shí)間等十幾項(xiàng)測(cè)試參數(shù)。


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下圖5中黃色部分為測(cè)試項(xiàng)目所對(duì)應(yīng)的測(cè)試具體位置。

 

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圖5 I2C測(cè)試項(xiàng)目


I2C時(shí)序分析實(shí)例應(yīng)用


此次測(cè)試選用標(biāo)配有I2C時(shí)序分析軟件的ZDS4054 Plus示波器進(jìn)行測(cè)試。如圖6所示為I2C時(shí)序分析參數(shù)設(shè)置界面,包含總線設(shè)置和參數(shù)設(shè)置,根據(jù)測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)用戶可自行調(diào)節(jié)參數(shù)的數(shù)值。

 

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圖6 參數(shù)設(shè)置界面


●    總線電平:即輸入電壓Vcc,一般的I2C輸入電壓為3.30V,若為其他輸入電壓值也可通過(guò)旋鈕A對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)??偩€電平Vcc的調(diào)節(jié)將會(huì)影響VIL和VIH的值,Vcc與VIL、VIH存在如表2所示的關(guān)系。


●    輸入的高電平/低電平電壓(VIH、VIL):兩者輸入的值由Vcc決定,滿足表2所示的關(guān)系,也可以通過(guò)旋鈕A對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié),它們值的變化將不會(huì)影響Vcc值的變化。

 

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設(shè)置完參數(shù)后點(diǎn)擊【返回】可查看到測(cè)試分析的結(jié)果,如下圖7所示。

 

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圖7 I2C時(shí)序分析


I2C時(shí)序測(cè)試數(shù)據(jù)細(xì)節(jié)分析


如圖8所示:


●    通過(guò)觀察測(cè)試表中的測(cè)量參數(shù),若所測(cè)量的參數(shù)符合測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)則通過(guò)測(cè)試,顯示為“Pass”;

●    若不符合設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)則不通過(guò)測(cè)試,顯示為“Fail”;

●    若測(cè)試表中顯示“No Test”則表示找不到測(cè)試信號(hào),此時(shí)可調(diào)整示波器水平時(shí)基,使示波器的屏幕上盡可能出現(xiàn)幾幀甚至十幾幀的波形,有利于對(duì)多點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試分析和比較;

●    在測(cè)試表的最下方將顯示最終的整體測(cè)試效果,若完全通過(guò)測(cè)試則顯示“Pass”,若有一項(xiàng)不通過(guò)測(cè)試,則為“Fail”。     

 

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圖8 I2C時(shí)序測(cè)試結(jié)果


在測(cè)試列表中旋轉(zhuǎn)旋鈕B可查看測(cè)試表中的參數(shù)測(cè)試結(jié)果,需要查看某一項(xiàng)參數(shù)測(cè)試細(xì)節(jié)可通過(guò)旋鈕B選中后短按旋鈕B,此時(shí)屏幕中的縮放窗口將跳轉(zhuǎn)至所選數(shù)據(jù)的測(cè)試部位,如圖9所示。

 

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圖9 數(shù)據(jù)分析


測(cè)試完成后可對(duì)所測(cè)試的波形和數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)出,導(dǎo)出的“網(wǎng)頁(yè)報(bào)表”文件可使用網(wǎng)頁(yè)打開(kāi),導(dǎo)出的“CSV”文件可使用Excel打開(kāi)。


總結(jié)


板子上的I2C總線的電氣特性是否符合要求?這個(gè)問(wèn)題可以交給I2C時(shí)序分析軟件來(lái)準(zhǔn)確地回答。ZDS5000行業(yè)分析型示波器,讓您輕松搞定I2C總線測(cè)試和參數(shù)驗(yàn)證,加快調(diào)試的速度,提高效率。



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