調(diào)試嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的低速串行總線

調(diào)試嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的低速串行總線：并行與串行比較在并行結(jié)構(gòu)中，總線的每個(gè)組件都有自己的信號(hào)路徑?？赡苡?6 條地址線、16 條數(shù)據(jù)線、一條時(shí)鐘線和各種其它控制信號(hào)。通過總線發(fā)送的地址或數(shù)據(jù)值會(huì)通過所有并行線路同時(shí)傳送。因此，使用大多數(shù)示波器和邏輯分析儀中的狀態(tài)觸發(fā)或碼型觸發(fā)功能觸發(fā)感興趣的事件相對(duì)簡便。同時(shí)，可以簡便地一目了然地了解在示波器或邏輯分析儀顯示屏上捕獲的數(shù)據(jù)。例如，在圖1 中，我們使用邏輯分析儀從微控制器中采集時(shí)鐘線、地址線、數(shù)據(jù)線和控制線。通過使用狀態(tài)觸發(fā)，我們隔離了我們查找的總線。為“解碼”總線上發(fā)生的情況，我們需要查看每條地址線、數(shù)據(jù)線和控制線的邏輯狀態(tài)。在串行總線中，所有這些信息都必須以串行方式在相同的少數(shù)導(dǎo)線(有時(shí)是一條)上發(fā)送。這意味著一個(gè)信號(hào)可能包括地址信息、控制信息、數(shù)據(jù)信息和時(shí)鐘信息。例如，看一下圖2中所示的控制器區(qū)域網(wǎng)(CAN)串行信號(hào)。這條消息包含幀頭、標(biāo)識(shí)符(地址)、數(shù)據(jù)長度代碼、數(shù)據(jù)、CRC 和幀尾及少量其它控制位。時(shí)鐘嵌入在數(shù)據(jù)中，使用填充位保證接收設(shè)備擁有數(shù)量充足的邊沿鎖定時(shí)鐘，這使情況變得進(jìn)一步復(fù)雜化。即使是經(jīng)過訓(xùn)練的眼睛，也很難迅速了解這一消息的內(nèi)容?，F(xiàn)在想象一下這是一條有問題的消息，一天只發(fā)生一次，您需要觸發(fā)采集這條消息。傳統(tǒng)示波器和邏輯分析儀不能有效處理這類信號(hào)。即使是比較簡單的串行標(biāo)準(zhǔn)，如I2C，與并行協(xié)議相比，觀察總線上傳輸?shù)膬?nèi)容仍要明顯困難得多。I2C 采用分開的時(shí)鐘線和數(shù)據(jù)線，因此至少在本例中，您可以使用時(shí)鐘作為參考點(diǎn)。但是，您仍需要找到消息開頭(數(shù)據(jù)變低，時(shí)鐘為高)，手動(dòng)檢查和記下每個(gè)時(shí)鐘上升沿上的數(shù)據(jù)值，然后把各個(gè)位整理成消息結(jié)構(gòu)。在長采集中解碼一條消息就會(huì)需要幾分鐘時(shí)間，而您不知道這是不是實(shí)際要找的消息。

工作方式
I2C的物理兩線接口由雙向串行時(shí)鐘(SCL)和數(shù)據(jù)(SDA)線組成。I2C 支持總線上多個(gè)主從設(shè)備，但一次只能激活一個(gè)主設(shè)備。任何I2C 設(shè)備可以連接到總線上，允許任何主設(shè)備與從設(shè)備交換信息。每臺(tái)設(shè)備都使用唯一的地址識(shí)別，它可以作為發(fā)射機(jī)或接收機(jī)操作，具體取決于設(shè)備功能。在開始時(shí)，I2C 只使用7 位地址，但隨著時(shí)間推移，它演變成也支持10 位地址。它支持三種位速率：100 kb/s (標(biāo)準(zhǔn)模式), 400 kb/s (快速模式)和3.4Mb/s (高速模式)。最大設(shè)備數(shù)量取決于400 pf 的最大容量，或大約支持20-30 臺(tái)設(shè)備。