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利用数字示波器调试嵌入式I2C总线的方法

作者:时间:2014-02-26来源:网络收藏

  是PHLIPS公司上世纪80年代推出的一种两线式串行总线,最初为音频、视频设备所开发,如今则多在各种嵌入式系统中用于连接微控制器及其外围设备。

  仅需采用两根通信线(一根为串行数据线“SDA”,一根为串行时钟线“SCL”),而传输速率在高速模式下可达3.4Mbit/s,并且是多主总线。每一个挂接在上的I2C器件均可通过唯一的地址进行访问。

  在嵌入式系统开发中应用I2C总线可有效缩减元器件面积、改善抗干扰能力及增强设计的兼容性。当然,在享受其设计便利性的同时,信号的复杂性也将提高系统调试的难度。

  本文阐述了在实际开发中所遇到的I2C通信问题及使用示波器分析问题和解决问题的方法。

  分析过程中采用了RIGOL公司最新推出的DS6104示波器,其具体特性包括:高达1GHz带宽,足以满足常用标准总线的带宽需求;5GSa/s实时采样率,确保不会遗漏信号细节;每秒18万次的波形捕获率,最大概率捕获感兴趣的信号;标配140M深存储,同时满足总览全局和观察局部的需求;可录制多达18万帧的波形,奇异信号随意回放和分析;提供多种串行触发,RS232、I2C、SPI、CAN、USB等。

  问题探讨

  项目设计中计划采用Cypress 68013A芯片来实现USB器件功能。68013A是Cypress公司出产的一款高速USB器件,该芯片的参考设计是通过I2C总线读取存储在EEPROM中的固件程序来运行的,如图1所示。

  

  图1:Cypress 68013A与EEPROM连接示意图。

  设计中,为进一步减少器件面积、降低功耗,以及便于在后续进行在线升级固件,决定使用DSP来模拟实现EEPROM与68013A之间的通信。同时,通过I2C总线在线下载固件至68013A并运行来完成,如图2所示。

  参考68013A数据手册编程后,却发现在通过DSP模拟EEPROM与68013A通信时无法正确下载固件程序,即DSP怎样通过I2C总线下载固件至68013A?

  

  图2:Cypress 68013A与DSP连接示意图。

  解决方法

  首先,需要确认通信环境无问题,即:总线连接无问题;DSP的I2C通信程序无问题;Cypress 68013A的I2C通信无问题。

  经依次验证后发现以上各项均无问题,那么,只可能是在通信过程中发生了错误。但是,在参考手册中却没有找到关于68013A与EEPROM通信的详细描述。为获取两者间在初始通信阶段的详细数据,使用RIGOL公司的DS6104示波器来捕获初始阶段的通信数据。

  DS6104示波器具有I2C触发及I2C解码套件,为捕获数据需设置如下:设置DS6104示波器触发方式为“I2C”、触发条件为“启动”;设置触发时钟信源、数据信源及合适的触发电平;打开I2C解码并设置解码阈值;设置示波器为单次触发。设置完毕后,通过监测I2C与EEPROM通信即可捕获全部的通信数据头,图3所示为所得解码数据。


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