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I2C總線產(chǎn)品硬件測(cè)試,30秒搞定IIC時(shí)序分析
發(fā)布時(shí)間:2017-01-03 責(zé)任編輯:susan
【導(dǎo)讀】在I2C總線產(chǎn)品的硬件測(cè)試中,驗(yàn)證時(shí)序是否滿足標(biāo)準(zhǔn)時(shí)經(jīng)常要對(duì)十幾項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行逐一測(cè)量,工作繁瑣耗時(shí)長。但如果用了這一功能,30s之內(nèi)即可搞定I2C時(shí)序分析軟件。
1、I2C總線介紹
I2C總線是PHLIPS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。
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。
圖2.I2C總線內(nèi)部結(jié)構(gòu)
I2C總線通過上拉電阻接正電源。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。
圖3.數(shù)據(jù)有效性
2、I2C時(shí)序分析軟件
ZDS4000 Plus系列示波器是行業(yè)內(nèi)首個(gè)標(biāo)配I2C時(shí)序分析軟件的示波器,該分析軟件適用于所有應(yīng)用I2C總線產(chǎn)品的硬件測(cè)試,特別是批量產(chǎn)品的硬件測(cè)試。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。
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,極大的提升測(cè)試效率。具體測(cè)試界面如下圖4所示。
圖4.I2C時(shí)序分析界面
3、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)。
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。
圖5.I2C測(cè)試項(xiàng)目
4、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。
圖6.參數(shù)設(shè)置界面
l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。
l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。
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。
圖7.I2C時(shí)序分析
5、I2C時(shí)序測(cè)試數(shù)據(jù)細(xì)節(jié)分析
如圖8所示:
l通過觀察測(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)則通過測(cè)試,顯示為“Pass”;
l若不符合設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)則不通過測(cè)試,顯示為“Fail”;
l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。
l在測(cè)試表的最下方將顯示最終的整體測(cè)試效果,若完全通過測(cè)試則顯示“Pass”,若有一項(xiàng)不通過測(cè)試,則為“Fail”。
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。
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)頁報(bào)表”文件可使用網(wǎng)頁打開,導(dǎo)出的“CSV”文件可使用Excel打開。
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