混合信號(hào)示波器快速、精確測(cè)試嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　在模擬總線顯示中頻繁出現(xiàn)的尖峰(參閱圖3)清晰指出模塊設(shè)計(jì)存在問題。之所以能夠觀察到這些窄的尖峰是因?yàn)槊織l數(shù)字通道有5 Gsample/s的高采樣率，它等價(jià)于200ps的時(shí)間分辨率。在R&S RTE中，這個(gè)采樣率可在整個(gè)100 Msample存儲(chǔ)深度范圍使用。因此即使是在可以檢測(cè)到該觸發(fā)點(diǎn)很長時(shí)間后出現(xiàn)的尖峰也可看到。合乎邏輯的假設(shè)是這樣的尖峰是由建立時(shí)間和保持時(shí)間違規(guī)的定時(shí)問題引起的。建立時(shí)間決定在下一個(gè)時(shí)鐘沿到來前數(shù)據(jù)信號(hào)必須存在多長時(shí)間，保持時(shí)間指出在時(shí)鐘沿生效后數(shù)據(jù)信號(hào)必須保持不變多長時(shí)間。為了測(cè)試我們的假設(shè)是否正確，我們所要做的就是在示波器中，相對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)來水平偏移時(shí)鐘信號(hào)。R&S RTE示波器能夠相對(duì)所有其他通道，單獨(dú)偏移任何數(shù)字通道(參閱圖4)。如在圖5中看到的，在本例中，僅2ns的偏移即足以消除模擬總線圖像中的尖峰。基于這一認(rèn)識(shí)，用戶可以審查設(shè)計(jì)，并對(duì)信號(hào)路徑長度做出任何必要的改動(dòng)。

　　測(cè)試串行通信

　　A/D轉(zhuǎn)換器輸出由SPI接口控制。這里，開發(fā)人員必須驗(yàn)證傳輸過程工作正常，編程接口和模塊運(yùn)行之間的時(shí)序相互關(guān)系是否符合規(guī)范。

　　除了傳輸?shù)挠脩魯?shù)據(jù)以外，串行總線信號(hào)還包括嵌入在幀內(nèi)的控制和地址信息。因此，對(duì)包含串行數(shù)據(jù)總線的系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試需要額外軟件支持。如果示波器能夠?qū)Υ袇f(xié)議內(nèi)容進(jìn)行觸發(fā)并顯示解碼消息，那么隔離特定協(xié)議事件將變得很容易。因此，示波器必須支持觸發(fā)和解碼廣泛使用的串行接口協(xié)議，如I²C、UART/RS-232、CAN和SPI。

　　圖6顯示啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器的SPI指令序列。除了被解碼總線的協(xié)議細(xì)節(jié)以外，還可看到各個(gè)數(shù)字線的二進(jìn)制狀態(tài)(時(shí)鐘、片選信號(hào)、數(shù)據(jù))。這個(gè)清晰的圖像可以很容易確定消息內(nèi)容是否正確。如果需要，也可以用表格格式列出協(xié)議解碼信息。

　　當(dāng)測(cè)試SPI通信時(shí)，用戶可以盡量減小A/D轉(zhuǎn)換器輸入信號(hào)和輸出并行數(shù)據(jù)總線的顯示，以便充分利用整個(gè)屏幕。然而，這些信號(hào)清晰的概覽仍然保留在屏幕邊緣上最小化的縮小視圖中(參閱圖6)。

　　調(diào)試過程中另一個(gè)重要環(huán)節(jié)是確定SPI指令結(jié)束時(shí)刻和A/D轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)開始時(shí)刻之間的響應(yīng)時(shí)間。光標(biāo)功能可以輕松測(cè)量時(shí)間差。在R&S RTE上，用戶只需拖住A/D轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)最小化圖標(biāo)回到屏幕即可顯示?？梢栽谕淮翱诨蚍珠_在兩個(gè)窗口中顯示SPI序列和并行總線，如圖7所示。接著，應(yīng)減小示波器的時(shí)基，直到可以執(zhí)行有意義的測(cè)量。圖8顯示在能夠充分定位光標(biāo)的窗口中的測(cè)量結(jié)果。

　　總結(jié)

　　混合信號(hào)示波器是開發(fā)和調(diào)試新電子電路最重要的測(cè)試儀器之一。無論對(duì)于分析信號(hào)完整性的硬件開發(fā)人員，還是對(duì)于分析信號(hào)內(nèi)容的軟件開發(fā)人員，它們都是重要工具。羅德與施瓦茨公司的R&S RTE示波器支持時(shí)域、邏輯、協(xié)議和頻率分析。此外，集成在有源探頭頂部的高精密直流電壓表(測(cè)量誤差±0.1%)可方便回答諸如“電源電壓正確嗎?”和“疊加了直流電壓?jiǎn)?”這類問題。因此，嵌入式設(shè)計(jì)的不同組件，以及它們的相互作用，可以僅用一臺(tái)測(cè)試儀器分析。為用戶帶來的好處包括：簡(jiǎn)單的測(cè)試設(shè)置，直觀的用戶界面，以及模擬波形、數(shù)字信號(hào)和協(xié)議細(xì)節(jié)同步可視化。