Serielle Busse bieten in Embedded-Systemen zahlreiche Vorteile, aber der Systemdesigner muss sich statt der Parallelübertragung nun mit der seriellen Datenübertragung auseinandersetzen. Der vorliegende Applikationsbericht erläutert auftretende Herausforderungen von Embedded-Systemen mit den jeweiligen Datenbussen und beschreibt deren Lösungen mit leistungsstarken Oszilloskopen. Im Einstieg beschreibt der Bericht die markanten Unterschiede von parallelen und seriellen Busstrukturen, und erklärt nicht nur die Triggereinstellungen, sondern auch die Datendarstellungen und Signalinhalte.
Serielle Busse effizient messen
Der Bericht erläutert zudem anschaulich, dass ein gutes Triggersystem notwendig ist, um auf dem seriellen Bus einen bestimmten Vorgang zu isolieren. Sobald das bewerkstelligt ist, erhebt sich die Frage der Datenanalyse. Tektronix-Oszilloskope sorgen in diesem Fall mit «Wave Inspector» und «Advanced Research and Mark» für effiziente und detaillierte Lösungen. Alle Bustriggerfunktionen sind auch als Suchkriterien auf vorhandenen Daten verfügbar. Der serielle Bus bietet dem Systemdesigner also schon einige Herausforderungen, die mit herkömmlichen Test- und Messmethoden nur sehr schwer zu bewältigen sind. Leistungsstarke Oszilloskope hingegen bieten einen effizienten Ausweg. Folgende serielle Busse werden in dem Bericht messtechnisch detailliert abgehandelt: I2C, SPI, USB, Ethernet, RS232, CAN, LIN, MIL-STD-1553, Flexray- und Audio-Busse.
Inter-Integrated-Circuit richtig analysieren
I2C steht für Inter-Integrated-Circuit. Dieser Bus wurde in den 80er Jahren von Philips entwickelt und hat sich seitdem zu einem globalen Kommunikationsstandard in Embedded-Systemen entwickelt. Das physikalische Zwei-Draht-Interface besteht aus bidirektionalen seriellen Takt- (SCL) und Datenleitungen (SDA). Der Universal Serial Bus (USB) wurde in den heutigen Computern zum dominanten Interface und ersetzt viele externe serielle und parallele Busse. Die USB-2.0-Spezifikationen treffen auf die meisten heutigen USB-Geräte zu. Gegenüber USB 1.1 verfügt USB 2.0 über ein High-Speed-Interface. Die USB-3.0-Spezifikationen wurden bereits 2008 veröffentlicht.
Ethernet ist schwierig zu analysieren
Ethernet ist eine Serie von framebasierenden Computernetz-Technologien für LANs und wurde in den frühen 70er-Jahren von Xerox PARC entwickelt. Die erste Standardbeschreibung publizierte das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) in den 80er-Jahren. Die Bestätigung IEEE 802.3 CSMA/CD erschien 1982 und der internationale Standard ISO/IEEE 802.3 wurde 1984 abgesegnet. Zwei der bekanntesten Ethernet-Versionen sind 10BASE-T und 100BASE-TX, die in den meisten Computern zu finden sind. Die vordere Zahl repräsentiert die Datenrate in MBit/s. BASE weist darauf hin, dass die Signale Basisbandsignale sind und keine HF-Signalmodulation stattfindet, T auf verdrillte Leitungen.
Auf der physikalischen Ebene übertragen die 10BASE-T- und 100BASE-TX-Signale Transportadressen, Steuerungs-, Daten- und Taktinformationen. Die Daten werden in Datenbyte-Sequenzen, genannt Pakete, übertragen.
Applikationsbericht: 12-13_15.01.pdf
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