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混合信号示波器快速、精确测试嵌入式系统设计

作者:SylviaReitz时间:2014-09-25来源:电子产品世界收藏
编者按:  摘要:嵌入式设计在各种各样的先进电子设备中发挥着不可或缺的作用,包括从移动电话和MP3播放器到医疗设备和工业控制系统。此外,处理器单元、各种模拟和数字功能块也大量使用。当定时相关很关键时,在不同功能块中同时进行信号分析,是开发和测试这类系统面临的主要挑战。然而,罗德与施瓦茨公司(R&S) RTE混合信号示波器非常适合完成这项任务。   除了模拟通道,先进的混合信号示波器也包括用来分析数字逻辑状态和协议信息的数字通道。在对新模块进行初始化操作时,嵌入式设计开发人员需要执行一系列各类测量。除了串

  在模拟总线显示中频繁出现的尖峰(参阅图3)清晰指出模块设计存在问题。之所以能够观察到这些窄的尖峰是因为每条数字通道有5 Gsample/s的高采样率,它等价于200ps的时间分辨率。在R&S RTE中,这个采样率可在整个100 Msample存储深度范围使用。因此即使是在可以检测到该触发点很长时间后出现的尖峰也可看到。合乎逻辑的假设是这样的尖峰是由建立时间和保持时间违规的定时问题引起的。建立时间决定在下一个时钟沿到来前数据信号必须存在多长时间,保持时间指出在时钟沿生效后数据信号必须保持不变多长时间。为了测试我们的假设是否正确,我们所要做的就是在中,相对数据信号来水平偏移时钟信号。R&S RTE能够相对所有其他通道,单独偏移任何数字通道(参阅图4)。如在图5中看到的,在本例中,仅2ns的偏移即足以消除模拟总线图像中的尖峰。基于这一认识,用户可以审查设计,并对信号路径长度做出任何必要的改动。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/263376.htm

  测试串行通信

  A/D输出由SPI接口控制。这里,开发人员必须验证传输过程工作正常,编程接口和模块运行之间的时序相互关系是否符合规范。

  除了传输的用户数据以外,串行总线信号还包括嵌入在帧内的控制和地址信息。因此,对包含串行数据总线的系统进行调试需要额外软件支持。如果能够对串行协议内容进行触发并显示解码消息,那么隔离特定协议事件将变得很容易。因此,示波器必须支持触发和解码广泛使用的串行接口协议,如I2C、UART/RS-232、CAN和SPI。

  图6显示启动A/D的SPI指令序列。除了被解码总线的协议细节以外,还可看到各个数字线的二进制状态(时钟、片选信号、数据)。这个清晰的图像可以很容易确定消息内容是否正确。如果需要,也可以用表格格式列出协议解码信息。

  当测试SPI通信时,用户可以尽量减小A/D输入信号和输出并行数据总线的显示,以便充分利用整个屏幕。然而,这些信号清晰的概览仍然保留在屏幕边缘上最小化的缩小视图中(参阅图6)。

  调试过程中另一个重要环节是确定SPI指令结束时刻和A/D转换器输出信号开始时刻之间的响应时间。光标功能可以轻松测量时间差。在R&S RTE上,用户只需拖住A/D转换器输出信号最小化图标回到屏幕即可显示。可以在同一窗口或分开在两个窗口中显示SPI序列和并行总线,如图7所示。接着,应减小示波器的时基,直到可以执行有意义的测量。图8显示在能够充分定位光标的窗口中的测量结果。

  总结

  示波器是开发和调试新电子电路最重要的测试仪器之一。无论对于分析信号完整性的硬件开发人员,还是对于分析信号内容的软件开发人员,它们都是重要工具。罗德与施瓦茨公司的R&S RTE示波器支持时域、逻辑、协议和频率分析。此外,集成在有源探头顶部的高精密直流电压表(测量误差±0.1%)可方便回答诸如“电源电压正确吗?”和“叠加了直流电压吗?”这类问题。因此,设计的不同组件,以及它们的相互作用,可以仅用一台测试仪器分析。为用户带来的好处包括:简单的测试设置,直观的用户界面,以及模拟波形、数字信号和协议细节同步可视化。

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