混合信號示波器快速、精確測試嵌入式系統設計

　　在模擬總線(xiàn)顯示中頻繁出現的尖峰(參閱圖3)清晰指出模塊設計存在問(wèn)題。之所以能夠觀(guān)察到這些窄的尖峰是因為每條數字通道有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存儲深度范圍使用。因此即使是在可以檢測到該觸發(fā)點(diǎn)很長(cháng)時(shí)間后出現的尖峰也可看到。合乎邏輯的假設是這樣的尖峰是由建立時(shí)間和保持時(shí)間違規的定時(shí)問(wèn)題引起的。建立時(shí)間決定在下一個(gè)時(shí)鐘沿到來(lái)前數據信號必須存在多長(cháng)時(shí)間，保持時(shí)間指出在時(shí)鐘沿生效后數據信號必須保持不變多長(cháng)時(shí)間。為了測試我們的假設是否正確，我們所要做的就是在示波器中，相對數據信號來(lái)水平偏移時(shí)鐘信號。R&S RTE示波器能夠相對所有其他通道，單獨偏移任何數字通道(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(xiàn)圖像中的尖峰?；谶@一認識，用戶(hù)可以審查設計，并對信號路徑長(cháng)度做出任何必要的改動(dòng)。

　　測試串行通信

　　A/D轉換器輸出由SPI接口控制。這里，開(kāi)發(fā)人員必須驗證傳輸過(guò)程工作正常，編程接口和模塊運行之間的時(shí)序相互關(guān)系是否符合規范。

　　除了傳輸的用戶(hù)數據以外，串行總線(xiàn)信號還包括嵌入在幀內的控制和地址信息。因此，對包含串行數據總線(xiàn)的系統進(jìn)行調試需要額外軟件支持。如果示波器能夠對串行協(xié)議內容進(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轉換器的SPI指令序列。除了被解碼總線(xiàn)的協(xié)議細節以外，還可看到各個(gè)數字線(xiàn)的二進(jìn)制狀態(tài)(時(shí)鐘、片選信號、數據)。這個(gè)清晰的圖像可以很容易確定消息內容是否正確。如果需要，也可以用表格格式列出協(xié)議解碼信息。

　　當測試SPI通信時(shí)，用戶(hù)可以盡量減小A/D轉換器輸入信號和輸出并行數據總線(xiàn)的顯示，以便充分利用整個(gè)屏幕。然而，這些信號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)。

　　調試過(guò)程中另一個(gè)重要環(huán)節是確定SPI指令結束時(shí)刻和A/D轉換器輸出信號開(kāi)始時(shí)刻之間的響應時(shí)間。光標功能可以輕松測量時(shí)間差。在R&S RTE上，用戶(hù)只需拖住A/D轉換器輸出信號最小化圖標回到屏幕即可顯示?？梢栽谕淮翱诨蚍珠_(kāi)在兩個(gè)窗口中顯示SPI序列和并行總線(xiàn)，如圖7所示。接著(zhù)，應減小示波器的時(shí)基，直到可以執行有意義的測量。圖8顯示在能夠充分定位光標的窗口中的測量結果。

　　總結

　　混合信號示波器是開(kāi)發(fā)和調試新電子電路最重要的測試儀器之一。無(wú)論對于分析信號完整性的硬件開(kāi)發(fā)人員，還是對于分析信號內容的軟件開(kāi)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(lèi)問(wèn)題。因此，嵌入式設計的不同組件，以及它們的相互作用，可以?xún)H用一臺測試儀器分析。為用戶(hù)帶來(lái)的好處包括：簡(jiǎn)單的測試設置，直觀(guān)的用戶(hù)界面，以及模擬波形、數字信號和協(xié)議細節同步可視化。