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調(diào)試嵌入式系統(tǒng)設計中的低速串行總線|DPO4AUTOMAX |
調(diào)試嵌入式系統(tǒng)設計中的低速串行總線|DPO4AUTOMAX |

產(chǎn)品型號: DPO4AUTOMAX

所屬分類:示波器

產(chǎn)品時間:2024-07-26

簡要描述:調(diào)試嵌入式系統(tǒng)設計中的低速串行總線|DPO4AUTOMAX |
背景知識
串行外設接口總線(SPI)Z初是摩托羅拉在20世紀80年代末為其68000 系列微控制器研制的。由于該總線簡單、流行,許多其它制造商也已經(jīng)采用這一標準。它現(xiàn)在用于嵌入式系統(tǒng)設計常用的各種器件中。SPI主要用于微控制器和直接外設之間。

詳情介紹

調(diào)試嵌入式系統(tǒng)設計中的低速串行總線|DPO4AUTOMAX |

SPI
    背景知識
    串行外設接口總線(SPI)zui初是摩托羅拉在20世紀80年代末為其68000 系列微控制器研制的。由于該總線簡單、流行,許多其它制造商也已經(jīng)采用這一標準。它現(xiàn)在用于嵌入式系統(tǒng)設計常用的各種器件中。SPI主要用于微控制器和直接外設之間。它通常用于、PDA和其它移動設備中,在CPU、鍵盤、顯示器和內(nèi) 存芯片之間通信。

    工作方式
    SPI (串行外設接口)總線是一種主/從結(jié)構(gòu)的4線串行通信總線。4個信號是時鐘(SCLK), 主輸出/從輸入(MOSI), 主輸入/從輸出(MISO)和從選擇(SS)。在兩臺設備通信時,一臺設備稱為“主設備”,另一臺設備稱為“從設備”。主設備驅(qū)動串行時鐘。它同時收發(fā)數(shù)據(jù),因此是一種全雙工協(xié)議。SPI 使用SS 線路指明與哪臺設備傳送數(shù)據(jù),而不是總線上的每臺設備都有一個*的地址。這樣,總線上的每臺*的設備都需要從主設備提供自己的SS 信號。如果有3 臺從設備,那么主設備有 3 條SS 引線,每條引線都連接到每臺從設備上,如圖 8 所示。
    在圖8 中,每臺從設備只與主設備通話。但是,SPI可以串聯(lián)多臺從設備,每臺從設備依次進行操作,然后把結(jié)果發(fā)回主設備,如圖9所示。因此您可以看到,SPI實現(xiàn)方案沒有“標準”。在某些情況下,在不要求從設備向回到主設備通信時,MISO 信號可以*省略。
    在SPI數(shù)據(jù)傳送發(fā)生時,8位數(shù)據(jù)字移出MOSI,不同的8位數(shù)據(jù)字移入MISO。這可以視為16 位循環(huán)位移寄存器。在傳送發(fā)生時,這個16 位位移寄存器位移8 個位置,從而在主設備和從設備之間交換8位數(shù)據(jù)。一對寄存器 - 時鐘極性(CPOL)和時鐘相位(CPHA)決定著驅(qū)動數(shù)據(jù)的時鐘邊沿。每個寄存器有兩種可能的狀態(tài),支持四種可能的組合,所有這些組合互不兼容。因此,主/從設備對必須使用相同的參數(shù)值進行通信。如果使用多個固定在不同配置的從設備,那么每次需要與不同的從設備通信時,主設備必須重新進行配置。

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圖8.常用的SPI配置。

圖9.串聯(lián)SPI配置。
 


圖10. SPI 總線設置菜單。
  處理SPI
    DPOxEMBD 串行觸發(fā)和分析應用模塊還可以為SPI 總線實現(xiàn)類似的功能。我們可以再次使用前面板Bus按鈕,簡單地輸入總線基本參數(shù),包括SCLK, SS, MOSI 和MISO位于哪條通道上、門限和極性,來定義一條SPI 總線 (參見圖10)。
    例如,考慮一下圖11 中的嵌入式系統(tǒng)。一條SPI 總線連接到一個合成器、一個DAC及某個I/O 上。合成器連接到VCO上,VCO為其余系統(tǒng)提供一個 2.5 GHz 時鐘。在啟動時,CPU應該對合成器編程。但是不知道哪里出了問題,VCO在產(chǎn)生3 GHz的信號。調(diào)試這個問題的*步是考察CPU和合成器之間的信號,確定存在信號,沒有物理連接問題,但我們找不到發(fā)生了什么問題。然后,我們決定看一下SPI 總線上傳送的合成器編程使用的實際信息。為捕獲這些信息,我們把示波器設成在合成器Slave Select信號激活時觸發(fā)采集,并對DUT 通電,捕獲啟動編程命令。采集結(jié)果如圖12 所示。
    通道1 (黃色) 是SCLK,通道2 (青色) 是MOSI,通道3(洋紅色) 是SS。為確定我們是否對設備正確編程,我們看一下合成器的產(chǎn)品資料。總線上的前三個消息假設是初始化合成器、加載分路器比率、鎖存數(shù)據(jù)。根據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù),前三個傳送中zui后半個字節(jié) (一個十六進制字符)應該分別是3, 0 和1,但我們看到的是0, 0 和0。在消息末尾全是0 時,我們認識到,我們在SPI 中犯了一個zui常見的錯誤,即在軟件中以相反的順序在每個24位字中對各個位編程。在迅速改變軟件配置后,得到下面的采集,VCO 正確鎖定在2.5 GHz,如圖13 所示。
    在上面的實例中,我們使用簡單的SS Active 觸發(fā)。MSO/DPO 系列中完整的SPI 觸發(fā)功能包括下述類型:
     SS Active - 在從設備選擇行對從設備變真時觸發(fā)。
     MOSI - 在從主設備到從設備用戶zui多16 個字節(jié)時觸發(fā)。
     MISO - 在從設備到主設備用戶zui多16 個字節(jié)時觸發(fā)。
     MOSI/MISO - 在主設備到從設備及從設備到主設備用戶zui多16 個字節(jié)時觸發(fā)。
    這些觸發(fā)也可以隔離感興趣的特定總線業(yè)務,解碼功能則可以立即查看采集中總線傳送的每條消息的內(nèi)容。

圖11.通過SPI控制的合成器

圖12. 采集SPI 總線之外的合成器配置消息。

圖13. 正確的合成器配置消息。
    RS-232
    背景知識
    RS-232是近距離的兩臺設備之間進行串行通信廣泛使用的標準,它主要用于PC 串行端口,另外也用于嵌入式系統(tǒng),作為調(diào)試端口使用或連接兩臺設備。RS-232-C標準于1969年問世,之后標準修訂了兩次,但變化很小,其信號能夠與RS-232-C 互通。業(yè)內(nèi)還有幾個相關(guān)標準,如RS-422 和RS-485,這些標準類似,但使用差分信令在遠距離內(nèi)通信。
    工作方式
    兩臺設備稱為DTE (數(shù)據(jù)終端設備)和DCE (數(shù)據(jù)電路端接設備)。在某些應用中,DTE 設備控制著DCE 設備;在其它應用中,這兩臺設備是對等的,DTE 和DCE 之間的區(qū)別可以是任意的。
    RS-232標準規(guī)定了各種各樣的信號,許多信號并不常用。兩個zui重要的信號是發(fā)送的數(shù)據(jù)(Tx)和接收的數(shù)據(jù)(Rx)。Tx 把數(shù)據(jù)從DTE 傳送到DCE。DTE 設備的Tx 線路是DCE 設備的Rx 線路。類似的,Rx 把數(shù)據(jù)從DCE傳送到DTE。
    RS-232 標準沒有規(guī)定使用哪些連接器。zui常用的連接器是25針連接器和9針連接器。也可以使10 針、8 針或6 針連接器。還可以在不使用標準連接器的情況下,把同一塊電路板上的兩臺RS-232設備連接起來。
    在連接兩臺RS-232 設備時,通常要求零訊號調(diào)制器。這種設備交換多條線路,包括Tx和Rx線路。通過這種方式,每臺設備可以在Tx 線路上發(fā)送數(shù)據(jù),在Rx 線路上接收數(shù)據(jù)。表2 顯示了RS-232 信號常用的9 針連接器使用的針腳輸出。記住,如果信號已經(jīng)傳過零訊號調(diào)制解調(diào)器,那么許多信號將被交換。zui重要的是,將交換Tx 和Rx。

信號

 

針腳

Carrier Detect (載波檢測)

DCD

1

Received Data (接收的數(shù)據(jù))

Rx

2

Transmitted Data (發(fā)送的數(shù)據(jù))

Tx

3

Data Terminal Ready (數(shù)據(jù)端子就緒)

DTR

4

Common Ground (公共接地)

G

5

Data Set Ready (數(shù)據(jù)集就緒)

DSR

6

Request to Send (請求發(fā)送)

RTS

7

Clear to Send (清除發(fā)送)

CTS

8

Ring Indicator (振鈴指示符)

RI

9

 



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