IIC总线测试总结

对于Current Address Read，其操作过程为：

1、主设备发出START信号；

2、主设备发出DEV SEL信号，之后“R/W”位置1，表示接下来执行读操作；

3、从设备应答ACK；

4、从设备从当前指针所指单元发出数据；

5、主设备应答位，不应答从数据设备读入（NO ACK，高电平）；

6、主设备发出STOP信号，结束此次读操作。

Sequential Current Read一次可读出多个数据，每8位数据读出后，主设备进行一次ACK应答，最后一个数据，主设备不进行应答，应答位置高，之后发出STOP信号结束操作。

对于Random Address Read，其操作过程为：

1、主设备发出START信号；

2、主设备发出DEV SEL信号，之后“R/W”位置0，表示接下来仍执行写操作；

3、从设备应答ACK；

4、主设备发出Byte addr信号，从设备对每8位Byte addr进行一次应答ACK；

5、主设备再次发出START信号；

6、主设备再次发出DEV SEL信号，之后“R/W”位置1，表示接下来执行读操作；

7、从设备应答ACK；

8、从设备从之前写入的Byte addr地址中读出数据；

9、主设备不进行应答，应答位置高（NO ACK）；

10、主设备发出STOP信号，结束此次操作。

三、IIC总线测试项目

1、时钟SCL信号质量测试

包括高电平电压、低电平电压、上冲、下冲、上升时间、下降时间、时钟频率、高电平脉宽、低电平脉宽。

2、数据SDA信号质量测试

包括高电平电压、低电平电压、上冲、下冲、上升时间、下降时间。

3、写保护WC信号质量测试

包括高电平电压、低电平电压、上冲、下冲。

4、时序测试

需要测试的时序如下图所示：

图4 IIC总线时序测试项目图

(1) tHD:STA：START信号保持时间。IIC总线是在SCL信号为高电平时，SDA下降沿作为START信号的。该参数是指SDA信号由高变低后，SCL还需要维持高电平的最短时间，以确保START信号成功采样；

(2) tHD:DAT：数据保持时间。IIC总线是在时钟SCL上升沿的时候对数据进行采样，SDA需在时钟上升沿来临前保持稳定；同时SDA需在时钟SCL为低电平时才能进行转换。该参数即是时钟SCL由高变低后，SDA还需要维持上一位数据电平的最短时间；

(3) tSU:DAT：数据建立时间。指在SCL上升沿来临之前，SDA此次采样数据电平需要提前维持的最短时间，以确保此次数据的采样成功；

(4) tSU:STA：START信号建立时间。指在SDA下降沿来临之前，SCL需要提前维持高电平的最短时间，以确保START信号的成功建立；

(5) tSU:STO：STOP信号建立时间。IIC总线是在SCL信号为高电平时，SDA上升沿作为STOP信号的。该参数是指在SDA上升沿来临之前，SCL需要提前维持高电平的最短时间，以确保STOP信号的成功建立；

(6) tBUF：总线释放最短时间。本次IIC操作结束和下次IIC操作开始需要对总线进行释放的最短时间；

(7) tWLDL（tSU:WC）：WC信号建立时间。WC信号需要在START信号发出前便完成建立。该参数即在START信号SDA下降沿来临之前，WC信号需要提前维持低电平以确保成功建立的最短时间；

(8) tDHWH（tHD:WC）：WC信号保持时间。WC信号需要在STOP信号发出后仍维持一段时间。该参数即在STOP信号SDA上升沿发出之后，WC信号仍需维持低电平以确保STOP操作成功完成的最短时间。

以上便是需要进行测试的项目。

四、IIC总线测试注意事项

自己之前在进行IIC总线测试时，由于急于完成，误认为读过程就是完全的数据读出。其实从IIC读操作过程就可以很明确的得知，读过程也包含着数据写入的阶段，比如START信号发出，DEV SEL信号发出和Byte addr信号的发出；

另一方面，由于START信号和STOP信号均是由主设备发出的，因此在测试IIC读操作时序的时候，仅需要测试tSU:DAT和tHD:DAT两项参数。而写操作才需要测试所有时序参数；

最后在测试过程中，尤其是在读操作过程中，由于前面先要执行设备识别、地址写入等写操作，之后才会出现数据的读出，如果要用示波器去抓整个读操作过程，然后再放大局部去读取时序参数，可能会由于时基过大，局部分辨率不够，导致读取的时序参数并不准确。

对于示波器，自己觉得比较重要的几个参数包括：带宽、采样速率和存储深度。

带宽主要针对的是示波器支持的输入波形频率范围；

采样速率主要是指示波器内部对波形的采样速率，根据香农采样定理，要想不失真地恢复模拟信号，采样频率应该不小于模拟信号频谱中最高频率的2倍。而实际上对于输入的波形，其最高频率取决于波形的边沿，可以用5~7倍信号频率来评估；

存储深度主要指示波器存储采样点的多少。之所以说在IIC读操作测试中，为了获取整个操作过程中的波形，将时基调大，然后再局部放大，受限于存储深度，局部的波形可能就会失真，读取出来的参数会有较大误差。

因此在读测试时，可以采用脉宽采样，由于我们的测试中，用到的是Random Address Read和Sequential Random Read两种模式，在读出数据前，主设备还要再发出一次DEV SEL信号，tSU:STA便是在此时测量，但此时的SCL信号脉宽也不同于之前，如下图红色框中的波形所示：

图5 tSU:STA测试时对应的SCL脉冲波形

可以先将时基调大，初步测出红色框中SCL脉宽长度，然后用脉宽采样，划定波形脉宽范围，然后采出波形，这样得到的读数据波形便有足够的采样点，读取的参数值也更有参考价值。

tSU:STA和tBUF也可按此方法采样测试。

通过这次测试，使自己更加明白，在做任何事情，不要急于着手，而是先想想看计划是怎样，采用什么样的方法，从总体上理清了头绪再着手，遇到细节问题再深究。