信号测试简介及SPI测试举例课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,-,*,板级信号测试介绍,物联传感,硬件测试部,1,-,板级信号测试介绍物联传感 硬件测试部1-,信号测试简介,SPI,举例,一,二,2,-,信号测试简介,一、信号的测试,1,、信号完整性,现在的高速数字系统的时钟频率可能高达数百兆,Hz,，其快斜率瞬变和极高的工作频率，以及很大的电路密集度，必将使得系统表现出与低速设计截然不同的行为，出现了信号完整性问题。破坏了信号完整性将直接导致信号失真、定时错误，以及产生不正确数据、地址和控制信号，从而造成系统误工作甚至导致系统崩溃。因此，信号完整性问题已经越来越引起高速数字电路设计人员的关注。,如果电路中信号能够以要求的时序、持续时间和电压幅度到达,IC,，则该电路具有较好的信号完整性。反之，当信号不能正常响应时，就出现了信号完整性问题。,SI,（,Signal Integrity,）解决的是信号传输过程中的质量问题，尤其是在高速领域，数字信号的传输不能只考虑逻辑上的实现，物理实现中数字器件开关行为的模拟效果往往成为设计成败的关键。,3,-,一、信号的测试1、信号完整性 现在的高速数字系,2,、常见信号质量问题,4,-,2、常见信号质量问题4-,5,-,5-,6,-,6-,6,）其他原因,7,-,6）其他原因7-,3,、信号测试几种常见类型,8,-,3、信号测试几种常见类型8-,二、,SPI,介绍,1,、定义,SPI,，是英语,Serial Peripheral interface,的缩写，顾名思义就是,串行外围设备接口,。是,Motorola,首先在其,MC68HCXX,系列处理器上定义的。,SPI接口,主要应用在,EEPROM,，,FLASH,，,实时时钟,，,AD,转换器,，还有,数字信号处理器,和数字信号解码器之间。,SPI,，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为,PCB,的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，如今越来越多的芯片集成了这种,通信协议,。,SPI,总线系统可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件直接,接口,，该接口一般使用,4,条线：串行时钟线（,SCLK,）、主机输入,/,从机输出数据线,MISO,、主机输出,/,从机输入数据线,MOSI,和低电平有效的从机选择线,SS,（有的,SPI,接口芯片带有中断信号线,INT,、有的,SPI,接口芯片没有主机输出,/,从机输入数据线,MOSI,）。,9,-,二、SPI介绍1、定义SPI，是英语Serial Perip,2,、通信原理,SPI,的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少,4,根线，事实上,3,根也可以（用于单向传输时，也就是半双工方式）。也是所有基于,SPI,的设备共有的，它们是,SDI,（数据输入）、,SDO,（,数据输出,）、,SCLK,（时钟）、,CS,（,片选,）。,（,1,）,MOSI SPI,总线主机输出,/,从机输入（,SPI Bus Master Output/Slave Input,）；,（,2,）,MISO SPI,总线主机输入,/,从机输出（,SPI Bus Master Input/Slave Output),；,（,3,）,SCLK,时钟信号,，由主设备产生；,（,4,）,CS,从设备使能信号，由主设备控制（,Chip select,），有的,IC,此,pin,脚叫,SS,。,其中,CS,是控制芯片是否被选中的，也就是说只有,片选信号,为预先规定的使能信号时（高电位或低电位），对此芯片的操作才有效。这就允许在同一总线上连接多个,SPI,设备成为可能。,10,-,2、通信原理SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模,通讯是通过数据交换完成的，这里先要知道,SPI,是串行通讯协议，也就是说数据是一位一位的传输的。这就是,SCLK,时钟线存在的原因，由,SCK,提供时钟,脉冲,，,SDI,，,SDO,则基于此脉冲完成数据传输。,数据输出,通过,SDO,线，数据在时钟上升沿或下降沿时改变，在紧接着的下降沿或上升沿被读取。完成一位数据传输，输入也使用,同样,原理。这样，在至少,8/16,次,时钟信号,的改变（上沿和下沿为一次），就可以完成,8/16,位数据的传输。,在,点对点,的通信中，,SPI,接口,不需要进行寻址操作，且为全双工通信，显得简单高效。在多个从设备的系统中，每个从设备需要独立的使能信号，硬件上比,I2C,系统要稍微复杂一些。,数据方向和通信速度,SPI,传输串行数据时首先传输最高位。波特率可以高达,5Mbps,，具体速度大小取决于,SPI,硬件。,二、数据协议,SPI,接口,的一个缺点：,没有指定的,流,控,制,，没有应答机制确认是否接收到数据,11,-,通讯是通过数据交换完成的，这里先要知道SPI是串行通讯协议，,工作模式,SPI,有四种工作模式,各个工作模式的不同在于,SCLK,不同,具体工作由,CPOL,CPHA,决定,CPOL:(Clock Polarity),时钟极性,当,CPOL,为,0,时,时钟空闲,idle,时候的电平是低电平,;,当,CPOL,为,1,时,时钟空闲,idle,时候的电平是高电平,;,CPHA:(Clock Phase),时钟相位,当,CPHA,为,0,时,时钟周期的前一边缘采集数据,;,当,CPHA,为,1,时,时钟周期的后一边缘采集数据,;,CPOL,和,CPHA,，分别都可以是,0,或时,1,，对应的四种组合就是：,SPI,主模块和与之通信的外设备时钟相位和极性应该一致。,12,-,工作模式SPI有四种工作模式,各个工作模式的不同在于SCLK,3,、信号测试,水浸检测器部分原理图,13,-,3、信号测试水浸检测器部分原理图13-,信号质量测试,14,-,信号质量测试14-,15,-,15-,16,-,16-,谢谢！,17,-,谢谢！17-,