探究串行總線內(nèi)部的秘密

Finisar公司Bus Doctor產(chǎn)品技術(shù)負(fù)責(zé)人Eric Lanning也表示，“在得到可用芯片之初，工程師就需要檢查和解釋比特流中的數(shù)據(jù)，工程師在確定其電路符合信號(hào)完整性規(guī)格要求后，就必須保證信號(hào)攜帶的信息是正確的。因此，協(xié)議和數(shù)據(jù)分析工作跨越了從IC測試到開發(fā)、制造和現(xiàn)場維修的整個(gè)過程。”

串行鏈路簡化傳輸過程

串行鏈路（如RS-485、CAN、I2C和SPI）在簡單網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)。在此級(jí)別下，工程師希望能確保發(fā)送器和接收器工作正常，總線上出現(xiàn)的地址和數(shù)據(jù)信息正確，且設(shè)備對(duì)指令的響應(yīng)符合預(yù)期。這些網(wǎng)絡(luò)中可能會(huì)有一些基本協(xié)議。總線分析儀可以采集串行通訊數(shù)據(jù)并以二進(jìn)制、十六進(jìn)制和十進(jìn)制形式表示信息，同時(shí)顯示通訊傳輸?shù)念愋汀＠?，在分析CAN總線通訊時(shí)，可以使用一臺(tái)儀器，以易于分析的格式顯示字節(jié)值和其它信息，如確認(rèn)信息、從機(jī)地址和讀/寫狀態(tài)。（因?yàn)榧词箍雌饋砗唵蔚目偩€也會(huì)變得復(fù)雜。CAN總線就支持DeviceNet和CANopen等高層協(xié)議。)

另一方面，千兆位以太網(wǎng)通訊則需要特別注意信號(hào)完整性規(guī)格和復(fù)雜協(xié)議使用是否正確，該復(fù)雜協(xié)議可能有多個(gè)“層”，這些層形成了一個(gè)“棧”，起自下面的物理層，或稱電氣連接層，延伸到上層的應(yīng)用層。應(yīng)用層中通常包括以太網(wǎng)鏈路電子郵件、網(wǎng)頁瀏覽器等其它應(yīng)用程序。

在高端總線上（如光纖通道、以太網(wǎng)等），工程師并不想查看和解讀低層次的數(shù)據(jù)位和字節(jié)，而是想查看總線傳輸情況。因?yàn)樵谝蕴W(wǎng)上進(jìn)行TCP/IP通訊時(shí)，與分析低層數(shù)據(jù)位相比，顯示標(biāo)志、源和目的地址、校驗(yàn)以及服務(wù)類型可以提供更多信息。

不幸的是，當(dāng)工程師將協(xié)議棧從數(shù)據(jù)位轉(zhuǎn)向高層消息和動(dòng)作時(shí)，經(jīng)常會(huì)采用不同的儀器，這樣會(huì)破壞測試信息的連續(xù)性。Tektronix公司串行應(yīng)用工程師Randy White認(rèn)為，“工程師通常使用一種儀器進(jìn)行物理層測試，使用另一種儀器分析數(shù)據(jù)鏈路層和傳輸層，而如果擁有一種集成儀器，將會(huì)大大節(jié)省測試時(shí)間。”

面向通訊問題的各類儀器

串行通信覆蓋了廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，小至芯片間通訊，大至洲際之間通訊，都在應(yīng)用串行通信技術(shù)，促使一些新的儀器應(yīng)運(yùn)而生，這類儀器包括混合信號(hào)示波儀器、協(xié)議分析儀和總線分析儀。這些儀器可以使工程師查看并快速分析簡單和復(fù)雜的數(shù)據(jù)位流。（本文中使用“總線分析儀”統(tǒng)稱具有上述功能的各類儀器。）

最近，Randy White在訪問一家有通訊問題的公司后表示，“他們的設(shè)備在物理層工作良好，但連接到其它廠商的設(shè)備時(shí)，兩個(gè)設(shè)備卻無法通訊。”通過使用整合示波儀和數(shù)據(jù)分析功能的儀器（如Tektronix TLA7000系列邏輯分析儀），工程師就可以給事件加上時(shí)標(biāo)，然后檢查并關(guān)聯(lián)獨(dú)立的傳送情況，以找到問題的根源。“他們花了兩個(gè)月的時(shí)間試圖解決此問題，在使用了合適的儀器后，幾天就查明的問題所在。”Randy White說。