混合信號示波器快速、精確測試嵌入式系統(tǒng)設(shè)計

　　在模擬總線顯示中頻繁出現(xiàn)的尖峰(參閱圖3)清晰指出模塊設(shè)計存在問題。之所以能夠觀察到這些窄的尖峰是因為每條數(shù)字通道有5 Gsample/s的高采樣率，它等價于200ps的時間分辨率。在R&S RTE中，這個采樣率可在整個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)點很長時間后出現(xiàn)的尖峰也可看到。合乎邏輯的假設(shè)是這樣的尖峰是由建立時間和保持時間違規(guī)的定時問題引起的。建立時間決定在下一個時鐘沿到來前數(shù)據(jù)信號必須存在多長時間，保持時間指出在時鐘沿生效后數(shù)據(jù)信號必須保持不變多長時間。為了測試我們的假設(shè)是否正確，我們所要做的就是在示波器中，相對數(shù)據(jù)信號來水平偏移時鐘信號。R&S RTE示波器能夠相對所有其他通道，單獨偏移任何數(shù)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圖像中的尖峰?；谶@一認識，用戶可以審查設(shè)計，并對信號路徑長度做出任何必要的改動。

　　測試串行通信

　　A/D轉(zhuǎn)換器輸出由SPI接口控制。這里，開發(fā)人員必須驗證傳輸過程工作正常，編程接口和模塊運行之間的時序相互關(guān)系是否符合規(guī)范。

　　除了傳輸?shù)挠脩魯?shù)據(jù)以外，串行總線信號還包括嵌入在幀內(nèi)的控制和地址信息。因此，對包含串行數(shù)據(jù)總線的系統(tǒng)進行調(diào)試需要額外軟件支持。如果示波器能夠?qū)Υ袇f(xié)議內(nèi)容進行觸發(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A/D轉(zhuǎn)換器的SPI指令序列。除了被解碼總線的協(xié)議細節(jié)以外，還可看到各個數(shù)字線的二進制狀態(tài)(時鐘、片選信號、數(shù)據(jù))。這個清晰的圖像可以很容易確定消息內(nèi)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(dāng)測試SPI通信時，用戶可以盡量減小A/D轉(zhuǎn)換器輸入信號和輸出并行數(shù)據(jù)總線的顯示，以便充分利用整個屏幕。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(diào)試過程中另一個重要環(huán)節(jié)是確定SPI指令結(jié)束時刻和A/D轉(zhuǎn)換器輸出信號開始時刻之間的響應(yīng)時間。光標功能可以輕松測量時間差。在R&S RTE上，用戶只需拖住A/D轉(zhuǎn)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_在兩個窗口中顯示SPI序列和并行總線，如圖7所示。接著，應(yīng)減小示波器的時基，直到可以執(zhí)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(jié)果。

　　總結(jié)

　　混合信號示波器是開發(fā)和調(diào)試新電子電路最重要的測試儀器之一。無論對于分析信號完整性的硬件開發(fā)人員，還是對于分析信號內(nèi)容的軟件開發(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“疊加了直流電壓嗎?”這類問題。因此，嵌入式設(shè)計的不同組件，以及它們的相互作用，可以僅用一臺測試儀器分析。為用戶帶來的好處包括：簡單的測試設(shè)置，直觀的用戶界面，以及模擬波形、數(shù)字信號和協(xié)議細節(jié)同步可視化。