逻辑分析仪─从入门到精通讲座(23) 逻辑分析仪针对特定协议的触发功能

1.引言

为了节省存储空间，逻辑分析仪都会有触发功能。该功能可以让逻辑分析仪检测到被测信号满足设定的条件后才开始采集数据。而且与示波器只具备上升沿、下降沿等简单的触发方式相比，逻辑分析仪的触发功能更加强大。逻辑分析仪不但可以对信号的上升沿、下降沿等进行触发，还提供了总线触发、脉宽触发、延迟触发等多种方式。逻辑分析仪为了使用方便通常也具有协议分析功能，可以对常用的协议进行解码。现在有些高档的逻辑分析仪可以将上述的两种功能结合起来实现一个新的功能，即针对特定协议的触发功能。

2.针对特定协议的触发功能

我们在用逻辑分析仪采集UART数据时，肯定有过这样的想法：可不可以让逻辑分析仪采集到开始位时才触发？或者可不可以采集到的UART的数据等于0x31时才触发？这对于传统的逻辑分析仪来说确实是个不小的挑战，因为传统逻辑分析仪的上升沿、下降沿、总线触发、脉宽触发、延迟触发等都满足不了这个要求。就算有些逻辑分析仪有自定义高级触发功能，也要求使用者对协议非常熟悉，而且如果波特率或者奇偶校验等信号的参数发生变化，又要重新设置触发条件，使用起来既繁琐又容易出错。为了解决这个问题，有些逻辑分析仪厂商开发出了针对特定协议的触发功能。下面就以I2C协议为例来说明这个功能的使用。

3.I2C总线介绍及工作原理

图 1 I2C应用拓展图

I2C(Inter－Integrated Circuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。I2C总线最主要的优点是其简单性和有效性。由于接口直接在组件之上，因此I2C总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。

I2C总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。在CPU与被控IC之间、IC与IC之间进行双向传送，最高传送速率400kbps。I2C应用拓展如图 1所示。各种被控制电路均并联在这条总线上，但就像电话机一样只有拨通各自的号码才能工作，所以每个电路和模块都有唯一的地址，在信息的传输过程中，I2C总线上并接的每一模块电路既是主控器（或被控器），又是发送器（或接收器），这取决于它所要完成的功能。CPU发出的控制信号分为地址码和控制量两部分，地址码用来选址，即接通需要控制的电路，确定控制的种类；控制量决定该调整的类别（如对比度、亮度等）及需要调整的量。这样，各控制电路虽然挂在同一条总线上，却彼此独立，互不相关。

I2C总线在传送数据过程中共有三种类型信号，它们分别是：开始信号、结束信号和应答信号。

开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。

结束信号：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。

应答信号：接收数据的从控器在接收到8bit数据后，向发送数据的主控器发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。CPU向从控器发出一个信号后，等待从控器发出一个应答信号，CPU接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，判断为受控单元出现故障。这些信号中，起始信号是必需的，结束信号和应答信号，都可以不要。

4.针对I2C信号设置触发条件

首先我们用逻辑分析仪来分析I2C信号，连接好逻辑分析仪，像分析其他信号一样，通过zlglogic将I2C总线中的数据采下来，然后点击“工具”→“插件管理器”调出如图2所示的插件管理对话框。

图 2 插件管理器窗口

选中列表中的“IIC/SMbus总线分析”插件，点击“设置”按钮弹出I2C总线解码设置对话框，如图3所示。

图 3 插件设置对话框

图3中的“总线设置”中的“时钟总线”和“数据总线”需要选择的都是之前在“总线分配对话框”分配好的信号。再进行一些颜色的设置后点击“OK”按钮即可完成解码。解码的效果如图4所示。

图 4 解码后的结果

从图4中可以看出，软件已经将I2C信号正确地解码，其中红颜色是我们在图3中插件设置对话框中设置的开始位的颜色，绿色的是读位，黄色的是应答位。同时我们也可以从波形下面的滚动条看出，波形前面还有一段无用的数据，大概占了整个波形长度的1/3。因为我们采用的是SCL下降沿触发，所以触发位置并不是非常准确，现在我们采用针对特定协议的触发功能，使触发位置更准确，也更合理的利用逻辑分析仪的存储空间。点击“触发设置”菜单，调出触发设置对话框，如图5所示。

图 5 协议触发设置

点击“插件相关”，设置当地址为0xA0时触发。然后采集刚才一样的波形，可以得到图6所示的波形。

图 6 设置特定协议触发后的波形

我们从图6可以看到，当地址为我们设置的0xA0后，逻辑分析仪触发并开始采集数据，从滚动条和时间刻度上也可以发现，逻辑分析仪的空间被充分的利用了。