【導(dǎo)讀】在I2C總線產(chǎn)品的硬件測試中，驗(yàn)證時(shí)序是否滿足標(biāo)準(zhǔn)時(shí)經(jīng)常要對十幾項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行逐一測量，工作繁瑣耗時(shí)長。但如果用了這一功能，30s之內(nèi)即可搞定I2C時(shí)序分析軟件。
1、I2C總線介紹
I2C總線是PHLIPS公司推出的一種串行總線，是具備多主機(jī)系統(tǒng)所需的包括總線裁決和高低速器件同步功能的高性能串行總線。I2C總線用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。
圖1.I2C器件選擇
物理結(jié)構(gòu)上，I2C總線只有兩根雙向信號(hào)線，一根是數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時(shí)鐘線SCL。
SCL（串行時(shí)鐘線）：上升沿將數(shù)據(jù)輸入到每個(gè)EEPROM器件中；下降沿驅(qū)動(dòng)EEPROM器件輸出數(shù)據(jù)。
SDA（串行數(shù)據(jù)線）：雙向數(shù)據(jù)線，為OD門，與其它任意數(shù)量的OD與OC門成“線與”關(guān)系。
圖2.I2C總線內(nèi)部結(jié)構(gòu)
I2C總線通過上拉電阻接正電源。當(dāng)總線空閑時(shí)，兩根線均為高電平。連到總線上的任一器件輸出的低電平，都將使總線信號(hào)變低，即各器件的SDA及SCL都是線“與”關(guān)系。
I2C有三種速率，如下：
普通模式（100kHz）；
快速模式（400kHz）；
高速模式（3.4MHz）。
I2C總線數(shù)據(jù)有效性
I2C總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)SCL為高電平期間，數(shù)據(jù)線SDA上的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定，只有在時(shí)鐘線SCL上的信號(hào)為低電平期間，數(shù)據(jù)線SDA上的高電平或低電平狀態(tài)才允許變化，如圖3所示。
圖3.數(shù)據(jù)有效性
2、I2C時(shí)序分析軟件
ZDS4000 Plus系列示波器是行業(yè)內(nèi)首個(gè)標(biāo)配I2C時(shí)序分析軟件的示波器，該分析軟件適用于所有應(yīng)用I2C總線產(chǎn)品的硬件測試，特別是批量產(chǎn)品的硬件測試。傳統(tǒng)的測試方法，需要人工定位每一項(xiàng)參數(shù)并單獨(dú)卡光標(biāo)測量，平均測試一組數(shù)據(jù)的時(shí)間約為30~60分鐘，不僅效率低，而且容易引入讀數(shù)誤差甚至錯(cuò)誤。
使用I2C時(shí)序分析軟件，它能夠在極短的時(shí)間內(nèi)完成總線信號(hào)的DC特性和AC特性分析，并與器件手冊標(biāo)稱參數(shù)做對比，直接輸出測試結(jié)果（Pass/Fail），同時(shí)支持報(bào)表導(dǎo)出，省去人工錄入數(shù)據(jù)的煩惱，極大的提升測試效率。具體測試界面如下圖4所示。
圖4.I2C時(shí)序分析界面
3、I2C時(shí)序分析測試參數(shù)
I2C時(shí)序除了要分析其解碼情況，還需驗(yàn)證是其否滿足I2C的AC特性標(biāo)準(zhǔn)，I2C時(shí)序分析功能測試參數(shù)及手冊標(biāo)稱如表1所示，包括時(shí)鐘頻率、起始信號(hào)/數(shù)據(jù)信號(hào)建立時(shí)間、起始信號(hào)/數(shù)據(jù)信號(hào)保持時(shí)間、時(shí)鐘低/高電平時(shí)間和總線空閑時(shí)間等十幾項(xiàng)測試參數(shù)。
下圖5中黃色部分為測試項(xiàng)目所對應(yīng)的測試具體位置。
圖5.I2C測試項(xiàng)目
4、I2C時(shí)序分析實(shí)例應(yīng)用
此次測試選用標(biāo)配有I2C時(shí)序分析軟件的ZDS4054 Plus示波器進(jìn)行測試。如圖6所示為I2C時(shí)序分析參數(shù)設(shè)置界面，包含總線設(shè)置和參數(shù)設(shè)置，根據(jù)測試的標(biāo)準(zhǔn)用戶可自行調(diào)節(jié)參數(shù)的數(shù)值。
圖6.參數(shù)設(shè)置界面
l總線電平：即輸入電壓Vcc，一般的I2C輸入電壓為3.30V，若為其他輸入電壓值也可通過旋鈕A對其進(jìn)行調(diào)節(jié)。總線電平Vcc的調(diào)節(jié)將會(huì)影響VIL和VIH 的值，Vcc與VIL 、VIH存在如表2所示的關(guān)系。
l輸入的高電平/低電平電壓（VIH 、VIL）：兩者輸入的值由Vcc決定，滿足表2所示的關(guān)系，也可以通過旋鈕A對其進(jìn)行調(diào)節(jié)，它們值的變化將不會(huì)影響Vcc值的變化。
設(shè)置完參數(shù)后點(diǎn)擊【返回】可查看到測試分析的結(jié)果，如下圖7所示。
圖7.I2C時(shí)序分析
5、I2C時(shí)序測試數(shù)據(jù)細(xì)節(jié)分析
如圖8所示：
l通過觀察測試表中的測量參數(shù)，若所測量的參數(shù)符合測試標(biāo)準(zhǔn)則通過測試，顯示為“Pass”；
l若不符合設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)則不通過測試，顯示為“Fail”；
l若測試表中顯示“No Test”則表示找不到測試信號(hào)，此時(shí)可調(diào)整示波器水平時(shí)基，使示波器的屏幕上盡可能出現(xiàn)幾幀甚至十幾幀的波形，有利于對多點(diǎn)進(jìn)行測試分析和比較。
l在測試表的最下方將顯示最終的整體測試效果，若完全通過測試則顯示“Pass”，若有一項(xiàng)不通過測試，則為“Fail”。
圖8.I2C時(shí)序測試結(jié)果
在測試列表中旋轉(zhuǎn)旋鈕B可查看測試表中的參數(shù)測試結(jié)果，需要查看某一項(xiàng)參數(shù)測試細(xì)節(jié)可通過旋鈕B選中后短按旋鈕B，此時(shí)屏幕中的縮放窗口將跳轉(zhuǎn)至所選數(shù)據(jù)的測試部位，如圖9所示。
圖9.數(shù)據(jù)分析
測試完成后可對所測試的波形和數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)出，導(dǎo)出的“網(wǎng)頁報(bào)表”文件可使用網(wǎng)頁打開，導(dǎo)出的“CSV”文件可使用Excel打開。
