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]]>一 文檔介紹
本文將一步步介紹如何使用DSLogic邏輯分析儀采集并分析 CAN/CAN-FD 信號，因為 CAN 信號的測量和 CAN-FD 的大致一樣，所以下文以 CAN-FD 舉例，在有區(qū)別之處，將會做特別說明。
此次演示的案例特征為：
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仲裁域波特率 500Kbps
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數(shù)據(jù)域波特率 1Mbps
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發(fā)送 “01 23 45 67 89 AB CD EF ….(其余數(shù)據(jù)位補0)” 共 64 位數(shù)據(jù)到 ID 地址”0x100″。
二 需要測量哪幾個信號
CAN-FD 協(xié)議是半雙工的，在 MCU 端使用 TX/RX 進行收發(fā)信號，發(fā)送端并不是通過 TX/RX 直接接到別的節(jié)點的 MCU ，而是先將 TX/RX 接入到 CAN-FD 收發(fā)器，將 TTL 電平轉(zhuǎn)換為差分信號 CAN-FD_H和 CAN-FD_L，測量信號時需要注意接的是 TTL 邏輯端，還是 CAN-FD 總線端。
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圖1 MCU與收發(fā)器結(jié)構(gòu)
所以，如果你要測量 TTL 信號，則將探頭接入到 TX 引腳，如果要測量總線端信號，則接入到 CAN-FD_L ，你可能要問，可以接入到 CAN-FD_H ？單獨觀察波形的話，是可以的，但因為我們是使用邏輯分析儀對信號進行解碼，而 CAN-FD_L 的電平變化和 TTL 端的電平變化是一致的，CAN-FD_H 和 TTL 端是反相的，所以為了方便對比觀察解碼結(jié)果，要接入 CAN-FD_L。
三 信號的實際模樣
邏輯分析儀分析的是數(shù)字信號，在采集分析之前，我們推薦先用示波器觀察下信號實際是什么樣子的，對真實波形有一個基本的認(rèn)知。
下面我們使用璞石示波器來完成捕獲模擬波形的演示。
3.1 MCU 側(cè) TTL 信號
測 TTL 時探頭接 TTL 信號，探頭使用 X1 擋位，探頭接地夾接邏輯端的參考地，一般是 MCU 的 GND 引腳，此處是使用接地彈簧接 GND。
圖2 探頭測試 TX 信號
示波器 0 通道探頭放在靠近 MCU 的 TX 引腳處，夾子接邏輯側(cè)參考地，啟動 CAN-FD 發(fā)送數(shù)據(jù)，按下 AUTO，捕獲波形，如下圖所示。
圖3 示波器顯示 TX 信號
可以看到這是一個符合 TTL 標(biāo)準(zhǔn)，幅度為 3.4V 的波形。
3.3 收發(fā)器側(cè)差分信號
因為在電路設(shè)計中一般都會對總線端的電源做隔離，所以在測 CAN-FD 時，兩個探頭分別接 CAN-FD_H 和 CAN-FD_L 信號，但是探頭接地夾需要接總線端的參考地，一般是 CAN-FD 收發(fā)器芯片的 GND 引腳，不要接到 MCU 的 GND 上去了。
圖4 探頭測試差分信號
圖 4 左邊三個座子依次為 CAN-FD_H，GND，CAN-FD_L。
示波器 0 通道探頭放在 CAN-FD_H，接地彈簧接總線側(cè)參考地 。示波器 1 通道探頭放在 CAN-FD_L，接地彈簧接總線側(cè)參考地，啟動 CAN-FD 發(fā)送數(shù)據(jù)，按下 AUTO，捕獲波形，將波形光標(biāo)重合在一起，如下圖所示。
圖5 差分信號
可以看到 CAN-FD 中空閑時差分電平壓差為 0，當(dāng) CAN-FD_L 出現(xiàn)低電平時開始數(shù)據(jù)的傳輸?？梢钥吹紺AN-FD_L的波形和TTL端的信號是同向的，而CAN-FD_H的波形和TTL端的信號是反向的。
同時，也可以觀察到CAN-FD信號高低電平的特殊之處，以CAN-FD_L為例，它的低電平并不是0V。通常標(biāo)準(zhǔn)CAN/CAN-FD總線信號的L端低電平為1.5V，高電平為2.5V。
也有一些CAN系統(tǒng)，總線信號的電平和標(biāo)準(zhǔn)不太一致，這也是為什么我們推薦先用示波器觀察實際波形的原因。因為在使用邏輯分析儀分析波形時，需要設(shè)置正確的“閾值”電壓，邏輯分析儀才能采集到正確的信號。
四 信號的采樣與解碼
在示波器上可以觀察到信號的波形質(zhì)量，但是示波器不擅長長時間抓取波形，同時進行解碼分析。所以當(dāng)想要分析協(xié)議通訊的內(nèi)容時，使用DSLogic邏輯分析儀是最合適的工具。
4.1 信號的連接
在DSLogic Plus中，可以選擇任意通道對波形進行采集。我們使用 1 通道來采集 CAN-FD_L 信號。
連接排線至邏輯分析儀的采樣端口，圖 6 顯示了排線和通道的對應(yīng)關(guān)系。
圖6 排線與邏輯分析儀的連接
連接 1 通道至 CAN-FD_L，黑色信號線為接地信號線,連接 CAN-FD 收發(fā)器的 GND。連接效果如圖。
圖7 連接信號
4.2 采樣設(shè)置
打開 DSView，在左上角點擊“選項”，按照圖4 參數(shù)設(shè)置，其中關(guān)于閾值電壓，在圖5 中，我們可以看到通訊波形中 CAN-FD_L 的電壓范圍大致在 1.5V – 2.5V 之間，所以閾值可以設(shè)置為 2V 左右。
采樣率一般推薦設(shè)置為波形最大速率的 10 倍。例如此處選擇 10MHz采樣率進行采集分析。
通道選項的所有選項都符合我們的要求，我們選擇就選第一個。其他選項保持默認(rèn)，點擊確定。
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圖8 選項設(shè)置
設(shè)備選項設(shè)置完成后，采樣時間這里設(shè)置為 5ms，在”模式“中，我們選擇“單次”。關(guān)鍵的閾值、采樣時間和采樣率設(shè)置完成后，我們接下來設(shè)置觸發(fā)方式。
從圖5 可以看到 CAN-FD_L 出現(xiàn)下降沿開始通訊，所以我們設(shè)置觸發(fā)方式為下降沿觸發(fā)，點擊1 通道左側(cè)的下降沿標(biāo)識，顯示為藍色則為下降沿觸發(fā)。
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圖9 觸發(fā)設(shè)置
完成以上接線和設(shè)置后，其他設(shè)置保持默認(rèn)，點擊 DSView 菜單欄的“開始”，此時邏輯分析儀正在等待觸發(fā)波形的出現(xiàn)，然后啟動 CAN-FD 傳輸，觸發(fā)后等待波形采集完成。
以上是對 CAN-FD 的采樣設(shè)置，對于 CAN 波形的測試，可以和 CAN-FD 的一致。
4.3 解碼設(shè)置
波形采集完成后會在軟件界面顯示，此時可以對波形進行解碼操作，具體操作是點擊菜單欄的“解碼”按鈕，在協(xié)議框中輸入“CAN”，點選在下方出現(xiàn)的”CAN-FD“，在彈出的解碼設(shè)置中進行解碼設(shè)置。
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圖10 解碼設(shè)置
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右側(cè)帶有眼睛圖標(biāo)的選項表示是否要在解碼中查看這些內(nèi)容，默認(rèn)是要查看，如果不想看到相關(guān)內(nèi)容，將其勾選掉即可。
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在”CAN“選項中選擇連接 CAN-FD_L 信號的通道，我們的通道是 1 通道，所以選擇 1。
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“Nominal bitrate” 表示仲裁段波特率，我們的信號是 500Kbps，所以輸入 500000。
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“Fast bitrate” 表示數(shù)據(jù)段波特率，我們的信號是 1Mbps，所以輸入 1000000。
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“Sample point” 表示采樣點位置，在 MCU 對 CAN/CAN-FD 協(xié)議進行配置時，不同的廠家采樣點設(shè)置不一樣，一般采樣點設(shè)置在 70% ，請根據(jù)實際情況設(shè)置。
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如果在波形中插入了光標(biāo)，可以使用光標(biāo)來限制解碼的范圍，默認(rèn)是對所有波形進行解碼。
圖11 解碼器選項
解碼成功后對波形展開，配合協(xié)議列表顯示，可以知道我們對地址為”0x100″的設(shè)備發(fā)送了“01 23 45 67 89 AB CD EF”等數(shù)據(jù)。
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圖12 解碼結(jié)果
對于 CAN 波形的測試， 只需要設(shè)置一個”bitrate” 即可，其他操作和設(shè)置與 CAN-FD 的一致。
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]]>The post 應(yīng)用指南—如何使用DSLogic分析USB-PD信號？ first appeared on DreamSourceLab(邏輯分析儀/示波器).
]]>一 文檔介紹
本文將一步步介紹如何使用DSLogic邏輯分析儀采集和分析 USB-PD 信號。此次將演示使用快充充電器給一臺安卓手機充電。
二 需要測量哪幾個信號
邏輯分析儀需要測量 CC1 信號，兩設(shè)備協(xié)商后 VBUS 的電壓會有所改變。
VBUS 電壓是 USB 總線上的電源電壓，通常為5V。在 USB-PD 中，它可以在5V、9V、12V、15V或20V之間變化，以提供不同功率級別的電力傳輸。CC 電壓則是用于識別連接的設(shè)備類型和支持的功率級別的信號。
USB-PD 協(xié)議是在 Type-C 接口的 CC 信號線上實現(xiàn)的。CC信號線有兩根，分別被標(biāo)記為CC1和CC2，數(shù)據(jù)線上的 CC2 為 VCONN，用于 100W 模式下給 E-marker IC 供電。在 USB-PD 協(xié)議中，一般使用 CC1 信號線用于傳輸協(xié)商消息，以確定所需的電源和充電速度，通過配置電阻的上下拉，它可以是0V、0.6V 或 1.2V，根據(jù)連接的設(shè)備和所需的功率級別而變化。CC1 信號線的通信速率限制在 270-330 Kbps，典型為 300Kbps。所以，在使用邏輯分析儀測試 USB-PD 時，我們只需要測試 CC1 即可。
如何從 TypeC 中識別出 VBUS 和 CC1 ？可以參考每種類型接插件對應(yīng)的數(shù)據(jù)手冊，都會有引腳分布的介紹。
圖1 6 Pin TypeC引腳定義
更多 TypeC 插座類型的引腳定義請查看附件。
如上圖所示，VBUS 為 A9/B9，CC 線為 CC1/CC2。如果你的硬件方便，可以直接用設(shè)備連接 TypeC 上的這兩個引腳。
如果不方便測試 TypeC 中的引腳，也可測試 TypeC線纜，將數(shù)據(jù)線里的每一根線都剝開，使用萬用表測量每一根信號線的電壓。
圖2 將數(shù)據(jù)線剝開
如果在 TypeC 接入手機后的前一段時間：
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電壓從 5V 上升到某個電壓如 9V，并保持穩(wěn)定，那么這根線是 VBUS
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表現(xiàn)為短路，則這根線是 GND
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電壓時不時在 2V 以下變化，則這根線為 CC1
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表現(xiàn)為開路，則為其他信號線
三 信號的實際模樣
DSLogic邏輯分析儀分析的是數(shù)字信號，在采集分析之前，我們先用示波器觀察下信號實際是什么樣子的。
這里我們使用璞石示波器來完成捕獲模擬波形的演示。
3.1 設(shè)置示波器
3.1.1 時基
我們在開始采集前可以先將時基設(shè)置得稍微大一點，這樣方便觀察是否采集到了信號，比如可以設(shè)置為 5ms/格，待采集到波形后再減小時基到波形容易被觀察范圍。
3.1.2 垂直分辨率
因為 CC1 的最高電平是 2V，我們將通道 0 垂直分辨率設(shè)置 500mV/格；VBUS 可能能到 20V，我們將通道 1 垂直分辨率設(shè)置 2V/格，如果觀察到波形不合適，再來調(diào)整。
3.1.3 觸發(fā)電平
因為兩個設(shè)備是先協(xié)商再決定供電功率，所以我們將 CC1 的電平變化作為觸發(fā)條件，可以設(shè)置為 0.8V左右。
3.2 在璞石示波器上顯示
我們使用璞石示波器來完成捕獲模擬波形的演示。
圖3 使用璞石測試到的信號
示波器 0通道接在 TypeC 數(shù)據(jù)線的 CC1 處，接地夾接數(shù)據(jù)線的地線，設(shè)置水平分辨率為 5ms/格，垂直分辨率為 500mv/格，觸發(fā)電平設(shè)置在 800mv 左右，單次觸發(fā)。1 通道接在 TypeC 數(shù)據(jù)線的 VBUS 處，接地夾接數(shù)據(jù)線的地線，設(shè)置垂直分辨率為 2V，將 TypeC 充電線接入手機，捕獲的波形如下圖所示。
圖4 捕獲波形
圖5 展開波形觀察
在圖4 和圖5 中，紫色波形為 CC1，綠色波形為VBUS，可以看到，在 CC1 通訊前，VBUS 為 5.200V，CC1 保持高電平為 1.733V，可知該手機使用的是 3.0A 的電流標(biāo)準(zhǔn)，CC1 通訊完成后，VBUS 電壓從 5.200V 上升至了 8.733V，從而可以得知該手機使用的是 9V 的電壓標(biāo)準(zhǔn)，由此次測量可知，充電器向該手機提供 9V*3A，也就是27W 的充電功率。
四 信號的采樣與解碼
在示波器上可以觀察到信號的波形質(zhì)量，但是示波器不擅長長時間抓取波形，同時進行解碼分析。所以當(dāng)想要分析協(xié)議通訊的內(nèi)容時，使用DSLogic邏輯分析儀是最合適的工具。
接下來將詳細介紹如何使用 DSLogic Plus 采集和解碼 USB-PD 信號。
4.1 信號的連接
在DSLogic Plus中，可以選擇任意通道對波形進行采集。我們使用 0 通道來采集 CC1 信號。
連接排線至邏輯分析儀的采樣端口，圖6 顯示了排線和通道的對應(yīng)關(guān)系。
圖6 排線與邏輯分析儀的連接
連接 0 通道至 CC1，黑色信號線為接地信號線，連接地線。連接效果如圖。
圖7 邏輯分析儀連接被測信號
4.2 采樣設(shè)置
打開 DSView，在左上角點擊“選項”，按照圖8 參數(shù)設(shè)置，其中關(guān)于閾值電壓，在圖5 中，我們可以看到通訊波形的電壓范圍大致在 0V – 1.2V 之間，所以閾值可以設(shè)置為 0.8V 左右，通道選項的所有選項都符合我們的要求，我們選擇就選第一個。其他選項保持默認(rèn)，點擊確定。
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圖8 DSView選項設(shè)置
設(shè)備選項設(shè)置完成后，采樣率一般設(shè)置為波形最大速率的 10 倍，這里可以設(shè)為 2MHz，采樣時間這里設(shè)置為 5.00S，采集模式設(shè)置為“單次”。
關(guān)鍵的閾值、采樣時間和采樣率設(shè)置完成后，我們接下來設(shè)置觸發(fā)方式。
從圖1 可以看到 CC1 以從高電平狀態(tài)跌落到低電平狀態(tài)而開始通訊，所以我們設(shè)置觸發(fā)方式為下降沿觸發(fā)，點擊 0通道左側(cè)的下降沿標(biāo)識，顯示為藍色則為下降沿觸發(fā)。
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完成以上接線和設(shè)置后，點擊 DSView 上的“開始”，此時邏輯分析儀正在等待觸發(fā)波形的出現(xiàn)，然后將 TypeC 接入設(shè)備，觸發(fā)后等待波形采集完成。
4.3 解碼設(shè)置
波形采集完成后會在軟件界面顯示，此時可以對波形進行解碼操作，具體操作是點擊菜單欄的“解碼”按鈕，在協(xié)議框中輸入“USB”，選擇在下方出現(xiàn)的”USB PD“，在彈出的解碼設(shè)置中進行解碼設(shè)置。
置.png)
圖10 解碼設(shè)置
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右側(cè)帶有眼睛圖標(biāo)的選項表示是否要在解碼中查看這些內(nèi)容，默認(rèn)是要查看，如果不想看到相關(guān)內(nèi)容，將其勾選掉即可。
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在”CC1“選項中選擇連接 CC1 信號的通道，我們的通道是 0 通道，所以選擇 0。
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由于我們不檢測 CC2 電源連接，故此項不填。
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“Full text decoding of packets” 表示是否需要對數(shù)據(jù)包進行全文解碼。
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如果在波形中插入了光標(biāo)，可以使用光標(biāo)來限制解碼的范圍，默認(rèn)是對所有波形進行解碼。
圖15 解碼器選項
此時解碼已經(jīng)完成，可對波形放大查看細節(jié)。
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圖11 查看解碼結(jié)果
附件
9 Pin TypeC引腳定義
14 Pin TypeC引腳定義
16 Pin TypeC引腳定義
24 Pin TypeC引腳定義
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