邏輯分析儀為I2C信號(hào)測(cè)量提供完整方案

　　I2C 匯流排在電子產(chǎn)品中，很常見(jiàn)的一種匯流排，它的好處就是只需要兩條線，就可以并聯(lián)很多 IC 進(jìn)行控制。但因?yàn)槎嘌b置（Device） 及開(kāi)路集極（Open drain）的架構(gòu)，常使I2C 匯流排除錯(cuò)工作變得困難。 本文將提出一些實(shí)際的應(yīng)用案例，并使用邏輯分析儀（Logic Analyzer）之各項(xiàng)功能，來(lái)協(xié)助排除問(wèn)題。

　　使用轉(zhuǎn)態(tài)儲(chǔ)存進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間資料紀(jì)錄

　　在 I2C匯流排訊號(hào)發(fā)生異常時(shí)，常無(wú)法明確的知道是哪個(gè)裝置出錯(cuò)。因此，無(wú)法用設(shè)定觸發(fā)的方式來(lái)做問(wèn)題點(diǎn)的定位。使用者多半會(huì)考慮先把所有的波形都擷取回來(lái)再慢慢分析。但邏輯分析儀基本是以采樣的方式擷取訊號(hào)，不管訊號(hào)有沒(méi)有改變，都會(huì)隨著采樣擷取動(dòng)作的進(jìn)行，而不斷地消耗記憶體。而轉(zhuǎn)態(tài)儲(chǔ)存（Transitional Storage）功能是一種波形資料的儲(chǔ)存模式，只在波形轉(zhuǎn)態(tài)（Transition）的時(shí)候才將波形資料儲(chǔ)存起來(lái)，這樣當(dāng)資料不轉(zhuǎn)態(tài)時(shí)，邏輯分析儀就可以持續(xù)的等候且不存任何資料到記憶體內(nèi)。相對(duì)于每個(gè)采樣點(diǎn)都存一次資料的作法，轉(zhuǎn)態(tài)儲(chǔ)存將可以記下更多的資料。由于I2C 的傳輸速度如下表一，整體來(lái)看速度都不會(huì)很快。 因此會(huì)非常地適合使用轉(zhuǎn)態(tài)儲(chǔ)存，來(lái)拉長(zhǎng)可儲(chǔ)存的時(shí)間。

　　利用I2C觸發(fā)來(lái)定位問(wèn)題點(diǎn)

　　舉例來(lái)說(shuō)，電路板上I2C 匯流排連接了裝置 A 與裝置 B，但在長(zhǎng)時(shí)間燒機(jī)測(cè)試（Burn-In Test）的過(guò)程中，I2C 匯流排發(fā)生錯(cuò)誤的問(wèn)題。已知的現(xiàn)象是當(dāng)發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，I2C 匯流排上會(huì)出現(xiàn)無(wú)效的位址（Address），并且燒機(jī)的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)數(shù)次。 如何能利用邏輯分析儀來(lái)做做問(wèn)題厘清？ 這樣的問(wèn)題，若想把所有的波形資料都抓下來(lái)，其實(shí)是有困難的。 因?yàn)槌霈F(xiàn)問(wèn)題的時(shí)間點(diǎn)及次數(shù)都很不一定，且長(zhǎng)達(dá)好幾天的燒機(jī)測(cè)試也使得把所有的資料都 Log 下來(lái)顯得不切實(shí)際，又必須在大量的資料中尋找問(wèn)題點(diǎn)。也是相當(dāng)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作。

　　因此，可采用邏輯分析儀中的I2C 觸發(fā)功能來(lái)進(jìn)行定位。首先，先把裝置 A（Addr:12h） 與裝置 B （Addr:34h）的有效位址輸入。 然后讓邏輯分析儀找出不符合上述兩個(gè)條件的地址。實(shí)際設(shè)定如圖一所示。

　　然后再搭配邏輯分析儀擷取波形后自動(dòng)儲(chǔ)存功能，就很在燒機(jī)的過(guò)程中，每次觸發(fā)成功就存檔，之后再檢視存檔波形之觸發(fā)點(diǎn)即可。善用I2C 觸發(fā)功能可以快速的協(xié)助波形定位，會(huì)比資料抓得多來(lái)的有意義很多。同樣的，善用整個(gè)使用I2C 參數(shù)來(lái)做為觸發(fā)條件，例如地址符合或資料符合或多階式的觸發(fā)來(lái)指定更精準(zhǔn)的觸發(fā)，這些都是單純使用邊緣觸發(fā)（Edge Trigger）所無(wú)法做到的功能。

　　I2C 觸發(fā)檢查時(shí)間違反（Timing violation）的問(wèn)題點(diǎn)

　　I2C 匯流排會(huì)規(guī)范 SCL與 SDA 必須按規(guī)定時(shí)間送出，不然整個(gè)匯流排的行為將會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，導(dǎo)致通訊失敗。有時(shí)候?qū)嶋H波形的時(shí)間已經(jīng)超出規(guī)格，但卻無(wú)法在開(kāi)發(fā)及驗(yàn)證被挑出來(lái)，因?yàn)橛袝r(shí)候時(shí)間誤差都不大，使得產(chǎn)品仍可正常使用。 但常常問(wèn)題會(huì)流到量產(chǎn)時(shí)才爆發(fā)出來(lái)，造成量產(chǎn)不良率攀升。甚至到使用者手上才出現(xiàn)問(wèn)題。這都是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)所不樂(lè)于見(jiàn)到的結(jié)果。

　　以圖二所示，可啟用邏輯分析儀之時(shí)間違反檢查當(dāng)作觸發(fā)條件，設(shè)定所需檢查的時(shí)間值，再讓邏輯分析儀協(xié)助挑出時(shí)間違反的地方。邏輯分析儀系統(tǒng)采用 200MHz 采樣率來(lái)進(jìn)行采樣。 因此，可檢查之最小時(shí)間寬度為 5ns。這樣，就可以輔助使用者，利用觸發(fā)來(lái)做時(shí)間違反檢查。非常適合于燒機(jī)測(cè)試時(shí)，用這個(gè)方式檢測(cè)I2C 匯流排的訊號(hào)時(shí)間。