IIC總線測(cè)試總結(jié)

前一段時(shí)間在做板卡信號(hào)完整性測(cè)試。

信號(hào)完整性測(cè)試主要是對(duì)信號(hào)質(zhì)量進(jìn)行測(cè)試，觀察信號(hào)電平是否滿足門(mén)限，有無(wú)過(guò)沖、振蕩、回溝，時(shí)序是否滿足要求等。

由于在產(chǎn)品需求層面，是不會(huì)將信號(hào)質(zhì)量作為一項(xiàng)需求提出，因此很多時(shí)候在歸檔的測(cè)試報(bào)告中只會(huì)存在功能測(cè)試報(bào)告，而是將信號(hào)完整性測(cè)試報(bào)告作為內(nèi)部公開(kāi)的一份參考資料，但這并不意味著我們可以減少對(duì)信號(hào)完整性測(cè)試的重視程度，因?yàn)樾盘?hào)完整性測(cè)試往往能夠發(fā)現(xiàn)很多潛在的風(fēng)險(xiǎn)，比如自己在以前的測(cè)試中就遇到過(guò)低電平門(mén)限是0.8V，而測(cè)得的信號(hào)低電平也接近0.8V，雖然在功能上的驗(yàn)證是正常的，但這就是一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)，很有可能在量產(chǎn)上市后，隨著長(zhǎng)期運(yùn)行或者環(huán)境改變，而導(dǎo)致故障，后來(lái)通過(guò)調(diào)整串阻阻值，降低了信號(hào)低電平，規(guī)避了風(fēng)險(xiǎn)；還有調(diào)整FPGA時(shí)序改善信號(hào)時(shí)序余量等很多由信號(hào)完整性測(cè)試發(fā)現(xiàn)解決的潛在風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)。

另外，信號(hào)完整性測(cè)試很多時(shí)候還能提前規(guī)避掉很多電磁干擾問(wèn)題，減少后期整改的工作。比如過(guò)陡的邊沿或過(guò)大的過(guò)沖，有時(shí)會(huì)是輻射發(fā)射的來(lái)源；

最后，通過(guò)信號(hào)完整性測(cè)試，將所有信號(hào)都控制在器件的要求范圍內(nèi)，這也提高了器件的工作可靠性，保障其工作壽命。

綜上所述，不僅不能還應(yīng)該更加重視對(duì)信號(hào)完整性的測(cè)試。

在有些公司，信號(hào)完整性測(cè)試又稱(chēng)之為單元測(cè)試，這是因?yàn)樾盘?hào)完整性測(cè)試需要覆蓋板卡上的每一個(gè)元器件。

對(duì)于信號(hào)完整性測(cè)試的方案制定方法。個(gè)人的理解，應(yīng)該關(guān)注每個(gè)器件的輸入端口，主要又分為信號(hào)電平（一般需測(cè)試高電平電壓、低電平電壓、上沖和下沖）和信號(hào)時(shí)序（一般需測(cè)試建立時(shí)間和保持時(shí)間），具體根據(jù)器件手冊(cè)制定，信號(hào)測(cè)試點(diǎn)也應(yīng)該選擇最靠近器件輸入端口處的位置；而對(duì)于器件的輸出端口，是不需要關(guān)注的，因?yàn)檫@是器件自身特性所決定的。

二、IIC總線操作過(guò)程說(shuō)明

對(duì)于IIC總線，自己以前很少用到，只對(duì)某塊板卡上一片預(yù)留的INTERSIL的IIC接口光傳感器寫(xiě)過(guò)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行功能調(diào)試。這次是第一次認(rèn)真對(duì)IIC總線進(jìn)行了信號(hào)完整性測(cè)試。

IIC總線由時(shí)鐘線SCL和數(shù)據(jù)線SDA組成，設(shè)備連接到總線上的輸出端為OD或OC輸出，總線電平由外部上拉電阻決定。IIC總線速率分標(biāo)準(zhǔn)模式100Kbps，快速模式400Kbps和高速模式3.4Mbps。IIC總線上最多可以掛接400pf容性負(fù)載，掛接設(shè)備數(shù)量受此限制。IIC總線的運(yùn)行由主機(jī)控制，被主機(jī)尋訪的設(shè)備稱(chēng)為從機(jī)，每個(gè)接到IIC總線的設(shè)備都有一個(gè)唯一的地址，以便于主機(jī)尋訪。

本次IIC信號(hào)完整性測(cè)試的其中一個(gè)器件為IIC接口的EEPROM，用作一個(gè)MCU的配置信息存儲(chǔ)芯片，MCU每次上電后均會(huì)去讀取配置，也可以執(zhí)行對(duì)EEPROM的配置升級(jí)操作。對(duì)于EEPROM，讀寫(xiě)過(guò)程都要測(cè)試。由于進(jìn)度緊張，自己未經(jīng)思考，首先在上電時(shí)，選擇在MCU的IIC接口處測(cè)試EEPROM的讀過(guò)程；然后再執(zhí)行EEPROM配置升級(jí)命令，并在EEPROM的IIC接口處測(cè)試EEPROM的寫(xiě)過(guò)程。

但在測(cè)試過(guò)程中，卻越來(lái)越感覺(jué)困惑，比如時(shí)序測(cè)試中有一項(xiàng)tSU:DAT參數(shù)，表示START信號(hào)的建立時(shí)間，但在測(cè)試寫(xiě)過(guò)程中，往往就很難捕捉到。隨著測(cè)試的進(jìn)行，困惑的地方越來(lái)越多，于是自己覺(jué)得該停一停，看看究竟測(cè)試方法有沒(méi)有問(wèn)題。

稍稍冷靜下，讀了下器件手冊(cè)，很快便發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題所在，自己還停留在以前測(cè)試的慣性思維中，認(rèn)為讀就是數(shù)據(jù)讀出，而寫(xiě)就是數(shù)據(jù)寫(xiě)入，沒(méi)有對(duì)IIC總線操作過(guò)程作一思考。

對(duì)于IIC寫(xiě)過(guò)程，一般而言有如下幾種情況：

圖1 IIC總線寫(xiě)操作過(guò)程

分為Byte Write和Page Write，Byte Write一次寫(xiě)入一個(gè)數(shù)據(jù)，Page Write一次可寫(xiě)入多個(gè)數(shù)據(jù)。在未進(jìn)行寫(xiě)保護(hù)（WC為低時(shí)）才能進(jìn)行寫(xiě)操作。

對(duì)于Byte Write，分為以下幾個(gè)過(guò)程：

1、由主設(shè)備發(fā)出START信號(hào)；

2、由主設(shè)備發(fā)出DEV SEL信號(hào)，DEV SEL為從設(shè)備的識(shí)別碼，一般由7位組成，高四位為每類(lèi)IIC設(shè)備特有，低三位通過(guò)從設(shè)備外部引腳配置得到，如圖2所示的E2、E1、E0三個(gè)引腳；

圖2 IIC設(shè)備引腳圖

3、主設(shè)備在發(fā)出DEV SEL信號(hào)后，需繼續(xù)發(fā)出一位“讀/寫(xiě)控制位(R/W)”，以表示接下來(lái)執(zhí)行的是何種操作。此時(shí)該位應(yīng)置為低（寫(xiě)操作）；

4、從設(shè)備進(jìn)行ACK應(yīng)答，為低電平；

5、主設(shè)備發(fā)出Byte addr信號(hào)，即要將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到從設(shè)備的單元地址，圖中所示為16位地址帶寬，主設(shè)備每發(fā)出8位地址，從設(shè)備進(jìn)行一次ACK應(yīng)答；

6、主設(shè)備寫(xiě)入8位數(shù)據(jù)，從設(shè)備應(yīng)答，之后主設(shè)備發(fā)出STOP信號(hào)，結(jié)束此次寫(xiě)操作。

對(duì)于Page Write，其過(guò)程與Byte Write基本一致，僅僅是其在寫(xiě)入多個(gè)數(shù)據(jù)后，才由主設(shè)備控制發(fā)出STOP信號(hào)，結(jié)束寫(xiě)操作。

對(duì)于IIC讀過(guò)程，一般而言有如下幾種情況：

圖3 IIC總線讀操作過(guò)程

分為Current Address Read、Random Address Read、Sequential Current Read、Sequential Random Read。后兩種讀模式與前兩種讀模式的區(qū)別僅僅在于后兩種是一次讀出多個(gè)數(shù)據(jù)，因此不作累述。