如何改善示波器測試低速串行總線的能力辦法
2013-05-16
1. 使用符號解碼更深入理解總線通信量
大多數富有經驗的工程師都知道，示波器通常是與內部打印機一起出售的。打印機用來建立“條形圖”。工程師建立條形圖可通過一次長時間緩慢采集，或多次快速采集（紙帶是重要的實驗室工具）。然后將條形圖貼到實驗室的墻壁上，之后設計師以手動方式對示波器跡線的含義進行解碼。
顯然，這個過程十分繁瑣而容易出錯。另一個問題是這種手動方法難以從結果推導出一個高度抽象的概念。他們必須將波形轉化為二進制，然后是數據包，并進一步變為數據包內容，最后是數據包內容的 ASCII 或符號意義。許多工程師仍在使用從此項技術衍生出的其他方法。最好的衍生方法使他們能夠觀察顯示結果，并推斷出系統中發生的情況。即便如此，他們也不能一邊解釋顯示結果，一邊分析其在系統中的含義。
現代數字示波器可在內部進行這種分析，只需幾秒鐘的配置，即可查看讀/寫數據，數據包內容和誤差代碼。甚至還能在硬件內進行這種分析，因而不會影響示波器的性能。基于軟件的解碼可能會影響性能。
2. 采用數字通道提高靈活性
對于嵌入式設計，芯片間和系統內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（數模轉換器）、ADC（模數轉換器）、傳感器、顯示器、控制環路、處理器和機電元件，所有這些組成部分都必須協調一致地工作。
如果示波器只有 2 個或 4 個通道，低速串行總線可能很快就會占用所有調試資源。因此，混合信號示波器能提高分析工具的靈活性。
混合信號示波器（MSO）不僅擁有模擬通道，還擁有許多（至少 16 個）數字通道。設計優良的 MSO 能將數字通道與模擬通道保持完美同步，并支持模擬數據和數字數據的無縫交叉觸發，而不會因為使用數字通道而導致性能下降。在顯示器上同時使用 20 個或更多時間同步通道時，可以靈活分析多模擬事件、數字事件和串行事件之間的相互作用。
嵌入式系統分析的最大好處在于，可以將數字通道分配給串行總線定時和解碼，從而讓出模擬通道對其他部分進行時間同步分析。可以用模擬通道檢驗串行總線部分的物理層性能，之后切換到數字通道查看定時和協議層，然后測量事件從傳感器到處理器再到輸出的延遲時間，或者驗證對爭用總線資源的多個輸入的優先級仲裁。
3. 利用計數器快速表征總線活動
計數器好比了解總線健康狀況的聽診器。總線就像人的動脈，錯誤的數據會阻塞總線，從而限制正確數據的流動。系統就像心臟，可能存在威脅系統完整性的異常現象（如誤碼）。使用事件計數器可快速檢查總線上的通信量的狀態。
在以下例子中，我們查看了用于 CAN 總線上通信量的計數器。在分析完100000 個數據包之后，可以看出沒有過載幀信號，但大約 2% 的幀信號包含有錯誤信息。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期的利用率一致。還可對特定類型的誤碼、總線事件或數據值進行觸發，通過計數器進行參數測量并作更細致的分析。
采用計數器分析時，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計結果，這里指的是快速測試，而不是指長時間分析。
如果示波器沒有這些計數器，可將外部計數器連接到示波器的觸發輸出（Trigger Out）端口。雖然無法提供完整的總線性能，但可以了解發生了多少次特定觸發事件。
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