信號測試簡介及SPI測試舉例

1、板級信號測試介紹物聯(lián)傳感 硬件測試部 信號測試簡介 SPI舉例一一二二一、信號的測試1、信號完整性 現(xiàn)在的高速數(shù)字系統(tǒng)的時鐘頻率可能高達數(shù)百兆Hz，其快斜率瞬變和極高的工作頻率，以及很大的電路密集度，必將使得系統(tǒng)表現(xiàn)出與低速設(shè)計截然不同的行為，出現(xiàn)了信號完整性問題。破壞了信號完整性將直接導致信號失真、定時錯誤，以及產(chǎn)生不正確數(shù)據(jù)、地址和控制信號，從而造成系統(tǒng)誤工作甚至導致系統(tǒng)崩潰。因此，信號完整性問題已經(jīng)越來越引起高速數(shù)字電路設(shè)計人員的關(guān)注。如果電路中信號能夠以要求的時序、持續(xù)時間和電壓幅度到達IC，則該電路具有較好的信號完整性。反之，當信號不能正常響應時，就出現(xiàn)了信號完整性問題。SI（Sig

2、nal Integrity）解決的是信號傳輸過程中的質(zhì)量問題，尤其是在高速領(lǐng)域，數(shù)字信號的傳輸不能只考慮邏輯上的實現(xiàn)，物理實現(xiàn)中數(shù)字器件開關(guān)行為的模擬效果往往成為設(shè)計成敗的關(guān)鍵。2、常見信號質(zhì)量問題6）其他原因3、信號測試幾種常見類型二、SPI介紹1、定義SPI，是英語Serial Peripheral interface的縮寫，顧名思義就是串行外圍設(shè)備接口。是Motorola首先在其MC68HCXX系列處理器上定義的。SPI接口主要應用在 EEPROM，F(xiàn)LASH，實時時鐘，AD轉(zhuǎn)換器，還有數(shù)字信號處理器和數(shù)字信號解碼器之間。SPI，是一種高速的，全雙工，同步的通信總線，并且在芯片的管腳上只

3、占用四根線，節(jié)約了芯片的管腳，同時為PCB的布局上節(jié)省空間，提供方便，正是出于這種簡單易用的特性，如今越來越多的芯片集成了這種通信協(xié)議。SPI總線系統(tǒng)可直接與各個廠家生產(chǎn)的多種標準外圍器件直接接口，該接口一般使用4條線：串行時鐘線（SCLK）、主機輸入/從機輸出數(shù)據(jù)線MISO、主機輸出/從機輸入數(shù)據(jù)線MOSI和低電平有效的從機選擇線SS（有的SPI接口芯片帶有中斷信號線INT、有的SPI接口芯片沒有主機輸出/從機輸入數(shù)據(jù)線MOSI）。2、通信原理SPI的通信原理很簡單，它以主從方式工作，這種模式通常有一個主設(shè)備和一個或多個從設(shè)備，需要至少4根線，事實上3根也可以（用于單向傳輸時，也就是半雙工方

4、式）。也是所有基于SPI的設(shè)備共有的，它們是SDI（數(shù)據(jù)輸入）、SDO（數(shù)據(jù)輸出）、SCLK（時鐘）、CS（片選）。（1）MOSI SPI總線主機輸出/ 從機輸入（SPI Bus Master Output/Slave Input）；（2）MISO SPI總線主機輸入/ 從機輸出（SPI Bus Master Input/Slave Output)；（3）SCLK 時鐘信號，由主設(shè)備產(chǎn)生；（4）CS 從設(shè)備使能信號，由主設(shè)備控制（Chip select），有的IC此pin腳叫SS。其中CS是控制芯片是否被選中的，也就是說只有片選信號為預先規(guī)定的使能信號時（高電位或低電位），對此芯片的操作才有效

5、。這就允許在同一總線上連接多個SPI設(shè)備成為可能。通訊是通過數(shù)據(jù)交換完成的，這里先要知道SPI是串行通訊協(xié)議，也就是說數(shù)據(jù)是一位一位的傳輸?shù)摹＿@就是SCLK時鐘線存在的原因，由SCK提供時鐘脈沖，SDI，SDO則基于此脈沖完成數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)輸出通過 SDO線，數(shù)據(jù)在時鐘上升沿或下降沿時改變，在緊接著的下降沿或上升沿被讀取。完成一位數(shù)據(jù)傳輸，輸入也使用同樣原理。這樣，在至少8/16次時鐘信號的改變（上沿和下沿為一次），就可以完成8/16位數(shù)據(jù)的傳輸。 在點對點的通信中，SPI接口不需要進行尋址操作，且為全雙工通信，顯得簡單高效。在多個從設(shè)備的系統(tǒng)中，每個從設(shè)備需要獨立的使能信號，硬件上比I2C系

6、統(tǒng)要稍微復雜一些。數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)方向和通信速度方向和通信速度 SPI傳輸串行數(shù)據(jù)時首先傳輸最高位。波特率可以高達5Mbps，具體速度大小取決于SPI硬件。二、數(shù)據(jù)協(xié)議SPI接口接口的一個缺點：的一個缺點：沒有指定的流控制，沒有應答機制確認是否接收到數(shù)據(jù)工作模式SPI有四種工作模式,各個工作模式的不同在于SCLK不同, 具體工作由CPOL,CPHA決定CPOL: (Clock Polarity),時鐘極性當CPOL為0時,時鐘空閑idle時候的電平是低電平;當CPOL為1時,時鐘空閑idle時候的電平是高電平;CPHA:(Clock Phase),時鐘相位當CPHA為0時,時鐘周期的前一邊緣采集數(shù)據(jù);當CPHA為1時,時鐘