标签: tl2236

在许多的电子产品中都有使用串行闪存(Serial/SPI Flash)的需求，它有较简单的控制程序与电路以及可靠的储存能力，使它倍受青睐。因此，常被用于电子产品里放置较关键的开机程序(Boot code)或系统设定数据(System setting)。 每当系统启动时，Serial Flash 就会忙碌起来，尽快的把储存在里面的程序或数据加载系统内。但越来越复杂的命令组合以及命令差异，使得开发与除错工作变得更加困难。本文将会介绍使用逻辑分析仪来进行 Serial Flash 的量测工作。 单线模式译码 早期的 Serial Flash 使用 SPI 总线架构，定义了 4 根与命令数据传输有关的脚位分别是 Chip Select (CS)、Clock (SCK) 、Data In (DI) 、Data Out (DO)。传输时，由 DI 将命令或数据传入 Serial Flash，而 DO 将数据读出。如图一所示。一般称之为单线模式(Single mode)。 * JEDEC Standard No.216: (x-y-z): 标示Serial Flash  I/O 的模式，分别为命令码(opcode x)，地址(address y)，数据(Data z)。 用户若需量测 Serial Flash 总线时，只需使用具有 SPI 总线的仪器或工具，就可以将单线模式之Serial Flash 命令/地址/数据解出。这是业界行之多年的作法。 双线及四线模式译码 有鉴于电子产品越来越需要大容量的储存空间，Serial Flash 容量也顺应扩大。 储存容量扩大之后衍生而来的问题是，读取数据的时间越来越长，于是 Serial Flash 开始提高其工作频率，藉由较高的传输频率，以缩短传输数据的时间。 但这样还是不够快，因此进一步发展出现所谓双线模式(Dual mode)如图二，与四线模式(Quad Mode)，如图三的 Serial Flash。其总线传输的架构，已渐渐与单线模式之 SPI 架构不同，也使原有的 SPI 仪器或工具用在此类 Serial Flash 的总线除错工作开始出现困难。 在各厂商所推出的Serial Flash，更增加了多种不同数量的命令与数据组合，若没办法识别 Flash 命令的软件工具，将很难看出总线的内容。因为这样的需求，使得具有支持 Serial Flash 总线分析的逻辑分析仪成为不可或缺的工具，它可协助分析这种多样性的讯号。他可以随着 Flash 命令的改变，而做出相应的分析。 使用逻辑分析仪分析不同命令组合分析  A. 随着命令的不同，Serial Flash 会以不同数量的传输线工作 下列的范例，列举了几个不同形式结构的 Serial Flash 结构，可以一窥命令差异所带来的影响。  范例一：如图四所示，此命令 3Bh (Fast Read Dual I/O) 是个 (1-1-2) 结构的命令，输入命令与地址时只需要使用 1 条线，但数据输出时为双线。图例可以看出，传送命令须使用 8个 Clock，但接收数据只需 4 个 Clock。 图四 Flash 命令 3Bh 波形画面 (1-1-2)  范例二: 如图五所示，此命令 EBh (Fast Read Quad I/O) 是个 (1-4-4)结构的命令，输入命令使用 1条线，但地址与数据皆为 4 条线。图例可以看出，传送命令须使用 8个 Clock，但传送地址与接收数据只需 2 个 Clock。 图五 Flash 命令 EBh波形画面(1-4-4) 范例三：如图六所示，此命令 6Bh(Fast Read Quad Ouput)是个 (1-1-4) 结构 的命令，与地址时只需要使用 1 条线，但数据输出时为 4线。图例可以看出，传送命令与地址须使用 8个 Clock，但接收数据只需 2 个 Clock。   图六 Flash 命令 6Bh波形画面(1-1-4)  B. 更胜于 SPI 总线分析的功能 如图七所示，可看出有别于 SPI 数据输入与输出分成两条线时，不容易判别何时是数据输出的时间点。在光标A所在位置，就是 Serial Flash 开始输出数据的地方，从信道 SPI-DO 查看时必须自行数到第5个Byte 才算是数据输出点。  有时候 Serial Flash 在输入时还会安插 Dummy Byte，这样就更增加查看输出讯号的困扰。但若采用 Serial Flash 总线分析，藉由清楚的文字说明，就可以清楚的标示来数据的意义。   图七 Serial Flash(SFlash) 与 SPI (SPI-DI, SPI-DO) 总线分析比较  C. 效能提升模式 PEM (Performance enhance mode)的分析 为了加快 Flash 数据传输速度，在进入效能提升模式后，读取数据不需要再下命令；因此第一笔输入数据即为地址，而非命令。此法可减少下命令的次数，以达到加速的效果。  由于效能提升模式的设定参数，都是包含在 Dummy byte 里面。而且，各 厂商之设定(Set)与取消 (Reset) 规则也不同，也使得判读上困难许多。如图八所示，就是一个设定进入效能提升模式波形范例。 图八 即使Flash 进入效能提升模式，地址与数据也可正确地被分析出来  D. 逻辑分析仪 Serial Flash 分析设定画面 在设定画面左上角，可选择不同的 Flash 制造商及Flash型号。分析软件已经收录 Flash Data Sheet 数据，作为分析的参考，实时没有完全对应到型号，也可以拿兼容的型号来解碼都是可以的。  设定画面左侧则是信道设定及译码分析设定，有些设定值如 QPI(Quad Peripheral Interface)模式，在系统启动时就被软件设定好。这样的话使用者也可以透过手动的方式指定逻辑分析仪分析，就可以无误的解析出数据，如图九所示。 图九 Serial Flash 分析设定画面 E. 完整的Serial Flash分析报告 不管是多线的组合或是效能提升模式都可藉由完整的报告，将命令、地址、提升模式设定值、数据(十六进制与 ASCII) 都可详细的呈现。这样，就可快速的得知分析的内容，尽速的找到问题点，如图十所示。 图十 Serial Flash 分析报告 利用 SPI 触发来进行讯号定位 虽然 Serial Flash 会有多线的组合，但仍有一部分的命令及地址是单线模式。因此，可利用逻辑分析仪的 SPI触发功能协助讯号定位。图十一即是使用 SPI 触发功能，主要就是把将命令及地址数据输入。这样，就可以针对特定条件进行触发。 图十一 设定 SPI触发功能以触发 Serial Flash 命令0Bh，地址 12h 23h 45h. After CS 打勾的意思是指从 CS go low 之后就开始判断  在使用SPI触发的同一个时间，若可以将逻辑分析仪与示波器堆栈，就可以使用逻辑分析仪替示波器定位，如图十二所示。这样，问题分析就同时具有 Serial Flash 数字与模拟讯号的分析，更加的详尽清楚。透过档案共享，亦可使整个工作团队共享撷取的讯号，加快分析问题的速度 图十二 结合逻辑分析仪与示波器来看 Serial Flash 总线讯号   结语  藉由本文的介绍，Serial Flash 总线分析工作将可藉由逻辑分析仪触发及软件的配合。使原本复杂的命令组合变化及命令的定位工作都变得容易控制。这样，使用者可专心于确认本身的设计问题，而不用花费时间去找到错误波形及分析。这会是个非常有效率的解决方案。

  深圳市千兆科科技有限公司 0755-23062736 www.giga-science.com   I 2 S总线解码分析 嵌入式系统中包含许多不同类型的设备，在传统上这些设备一般用并行总线相互通信及与外部通信。但是到今天，嵌入式系统中越来越多的串行总线来替代并行总线,这都出于串行总线的优势：1.减少了信号数量，就节省了电路板的空间  2.嵌入式时钟  3.差分信号具有良好的抗干扰能力  4.良好的纠错能力。所以现在也有各种各样的设备来分析这些串行总线，有专门的、针对性非常强的总线协议分析仪，有在示波器上增加总线分析的选件，但这些设备都价格不菲。更关键的是每增加一种总线分析，就将交上这一笔不菲的费用。今天想让大家了解的是一种免费且全面的方案，Acute PC based逻辑分析仪标配低速串行总线的解码分析功能，所支持的总线几乎囊括了当下所有流行的低速串行总线，我们将以一个系列来介绍Acute PC based逻辑分析仪在低速串行总线解码方面的应用，这期我们将首先介绍I 2 S总线的解码分析，首先让我们来看下I 2 S的简介。 I 2 S简介 I 2 S是IC间传输数字音频数据的一种接口标准，是飞利浦公司为数字音频设备之间的音频数据传输而制定的一种总线标准，常被使用在传送CD的PCM音频信号到CD播放器中的DAC上。在I 2 S的标准中，规定了硬件接口规范及数字音频数据的格式，采用序列的方式2组(左右声道)数据。由三条传输线组成： 1.频率线(SCK)，对应数字音频的每一位数据，SCK都有1个脉冲。SCLK的频率=2×采样频    率×采样位数。 2.字符选择线(WS)，为"1"表示正在传输的是左声道的数据，为"0"则表示正在传输的是右    声道的数据。 3.数据线(SD)，用二进制补码表示的音频数据，数据格式最大到20 bits。 Acute PC based逻辑分析仪针对I 2 S总线可做的分析功能如下：  1. 将波形字段解析出来:      这是总线分析解码最基本的功能，所以这个是必备，请参考下图中的实际案例。  2.将波形以声音波形绘制出来 :      可于波形区画出声音的波形，这也是Acute PC based 逻辑分析仪在I 2 S总线分析的特别功     能之一，在使用 I 2 S 总线作为音频传输的开发阶段,常常会以正弦波或三角波来测试I 2 S     传输数据是否有错误, 这时候, 若直接去看数值, 会变得很浪费时间及很难直观的观察。     因此, 能把 I 2 S 所传输的数据能以声音波形的方式呈现出來, 将会很直观且立即看出是否     正常，请参考下图中的实际案例 。   3.录音重放 :    此功能可以把所有数据收集起来后，于分析完毕后进行播放。您可以用最快的方式确认   声音是否已经正常传送，而不必逐项检视数据。由于播放的时间长度，会根据逻辑分析   仪能纪录的数据深度有关，建议您可将逻辑分析仪的数据深度拉大，并减少逻辑分析仪   使用的通道数量。 Acute PC based逻辑分析仪针对I 2 S总线的硬件触发： 上面我们介绍了Acute PC based逻辑分析仪针对I 2 S的解码分析应用，接下来Acute PC based逻辑分析仪还有一整套针对I 2 S的硬件触发电路，对于工程师来说，完善的触发可以帮助工程师迅速的定位他们所需的问题。接下来我们就重点来看下Acute PC based逻辑分析仪在I 2 S触发方面的优势:   1.启用I 2 S触发      到「硬件参数设置」选择「I 2 S Trigger」，如下图所示。取样率范围从1Hz到200MHz，      实际使用的内存深度根据您的需求调整。             2.触发参数设置      按下「确定」后，点击工具栏上的「触发条件」或是从菜单的「硬件」点击「触发条      件」，点击「I 2 S总线协议触发」，会出现如下图所示。         a.通道設置      选择通道，I 2 S需三个通道组成一个信号组(SCK, WS, SD)。     b.数据宽度      设置触发数据的位数，1-32(bits)，通常为 8, 12, 16, 24, 32。     c.通道选择      可选择Both, Left, Right声道来触发。     d.数据格式      设定触发的数值时可选择使用Value，Voltage，dB三种方式来输入设定值。       ● 选择Value时： 直接输入I2S数值。       ● 选择Voltage时： 需要在满格电压值的字段里先输入以电压的最大值，触发的范围                                       由负满格电压值到正满格电压值之间。       ● 选择dB时： 直接输入欲触发的衰减dB值。       当数据格式选择Value时Pattern中的数值可输入十六进制或十进制。十六进制时后面需       加一个"h"，十进制则不用任何辨识符号。例如：65(十进制)及 41h(十六进制)。       触发方式选择Data Match时可以设定不同的条件来进行触发，如:=(等于)，       !=(不等于)，(小于)，(大于)，In Range(Pattern A及Pattern B之间)，Out Range(Pattern       A及Pattern B之外)。       Duration(# of frames)，与Pass count不同，此参数是指连续且不中断的符合触发条件时       就触发，可输入范围1 ~ 65536。     e.触发方式       ● Data Match： 音频数据值的比对，信号符合条件时即触发。       ● Rising Edge： 上升缘触发，比较相同声道中的连续两个信号，后面的信号比前面                                   的信号还大并且相差值超出设定值即触发。       ● Falling Edgd： 下降缘触发，比较相同声道中的连续两个信号，后面的信号比前面的                                    信号还小并且相差值超出设定值即触发。       ● Glitch： 毛刺触发，针对讯号突然上升/下降后马上下降/上升形成一个毛刺时使用，                        当信号突然上升/下降的幅度超过设定值即触发。             ● Mute： 设定值为P时，当讯号X在-P X +P的范围内则触发。             ● Clip： 若设定值为P时，当讯号X在–P X ∪ +P X的范围内则触发。       ● Timing Violation： 间检查，提供六种设定时间的条件，当六种设定条件中的任一                                         条件符合时就触发，能有效地帮助使用者作验证，找出错误的                                         地方。          补充说明，因为Timing Violation需要比较准确的验证，只允许在硬件设置为200MHz          Sample Rate的时候才能使用。          Master： 预设Master时的建议值。          Slave： 预设Slave时的建议值。          Custom： 可自定义时间检查的参数。          SCK Period Min.： 当Clock的周期小于设定值就触发。          SCK Period Max.： 当Clock的周期大于设定值就触发。          SCK High Duty Min.： 当Clock High小于设定值的时间就触发。          SCK Low Duty Min.： 当Clock Low小于设定值的时间就触发。          Setup Time： 由Clock边化缘往前找，直到Data转态为止的这段时间就是Setup Time，                                 当Setup Time小于设定值就触发。          Hold Time： 由Clock边化缘往后找，直到Data转态为止的这段时间就是Hold Time，                                当Hold Time小于设定值就触发。        总结 到此为止，这一期关于I2S总线的解码分析功能介绍完毕，总体来说深圳市千兆科科技有限公司所代理的Acute TL2236 PC Based逻辑分析仪针对I 2 S总线的分析，提供了高效而又全面的解决方案。当然最关键它是免费的，只要你购买了Acute PC Based逻辑分析仪，你就拥有了它。下一期我们将介绍PC based逻辑分析仪串行解码分析系列之二—I 2 C，敬请期待 !

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