ZDS示波器SPI时序分析软件使用说明书

1、工程技术笔记SPI时序分析软件使用说明TN05010001V1.00Date:2017/01/16类别内容关键词SPI，时序分析，参数测量摘要本文主要介绍ZDS30004000示波器上SPI时序分析软件使 用，及各项参数的测试原理。广州致远电子有限公司广州致远电子有限公司SPI时序分析软件使用说明ZDS3000/4000 Plus 系列示波器修订历史版本日期原因V1.002017/01/17完成初稿工程技术笔记?2010 Guangzhou ZHIY UAN Electronics CO., LTD.i李广州致远电子有限公司SPI时序分析软件使用说明ZDS3000/4000 Plus 系列示波

2、器1. SPI时序分析软件 1.1.1 简介11.2 主要的测试项目11.3 测试结果12. 快快速入门3.2.1 简介32.2 具体使用步骤 32.2.1 SPI信号的接入与捕获 32.2.2 SPI信号的调节与解码 32.2.3 SPI信号的时序分析测试 52.2.4 SPI时序测试数据细节分析 72.2.5 导出报表83. SPI参数测量项目9.3.1 测量项目解析93.1.1 （底部值）Vil与（顶部值） Vih 93.1.2 时钟高电平周期（tHIGH） 93.1.3 时钟低电平周期（tLOW） 103.1.4 数据信号建立时间（tsU:MISO/MOSI） 1 03.1.5 数据信

3、号保持时间 （tHD: MISO/MOSI ） 1 04. SPI总线介绍1.14.1 概述114.2 SPI 协议114.2.1 SPI的信号线115.免责声明12工程技术笔记?2008 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD.1广州致远电子有限公司SPI时序分析软件使用说明ZDS3000/4000 Plus 系列示波器1. SPI时序分析软件1.1简介SPI时序分析软件，是一款能够自动测试 SPI协议时序分析的插件。它能够在极短的时 间内完成SPI总线信号的DC特性和AC特性分析，并与器件手册标称参数做对比，直接输 出测试结果(Pass/Fail),同

4、时支持报表导出。该分析软件适用于所有应用SPI协议时序分析测试。传统的测试方法，需要人工定位每一项参数并单独卡光标测量，不仅效率低下，而且容易引入读数误差甚至错误。使用SPI时序分析软件，则可以在1秒钟之内完成所有测试分析的工作，同时支持报表导出，省去人工录入数据的烦恼，极大的提升测试效率。具体测试界面如下图1.1所示。VILCSVJH csiDOOmVS.4KIVPitt5 6M>VLWWL5OSV-SWOmV'STO.DmV3 5W血 MIEQV1H MISO测试琐日时序列斬ONO n SXiOV/dlv QZ& G5.0Cy/d S.OOV/div3.90V林稚色小

5、値拣准展丸谊 测抗真实值 Total ResuM 5U0V/d-v号严2 Wj Norm 50图1.1 SPI时序分析界面1.2 主要的测试项目SPI时序分析测试项目如下表1.1所示。表1.1 SPI总线测量参数符号名称最小值最大值单位Vil输入信号的低电平范围-0.50.3x VccVVih输入信号的高电平范围0.7 x V ccVcc+0.5VtLOW时钟低电平时间5-nstHIGH时钟高电平时间5-nsTsu.cs片选建立时间5nsTsu.dat数据建立时间2-nsFsck (AVG )时钟平均频率-Hz注：所有AC寺性参数值的门限电平均为 50%Vcc,参数若与手册不符，均可手动设置1

6、.3测试结果测试的结果可通过导出形式将数据导出分析，导出格式有网页报表“html”格式(图1.2)工程技术笔记?2010 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD.1S7广州致远电子有限公司SPI时序分析软件使用说明ZDS3000/4000 Plus 系列示波器和“ CSV ”数据格式。ZLG IDS4054 Plus Date ; 2017-01-11 Ti«e : 15:12:45Type : TiningScopeReport:K43-CH10 0(bResultE*Horm 50MiSCKWOfflVTLCSLSW (ki)ov LWWLW

7、fiv400 QmV1 心tNPEIrutHNIEPMM DINfARJUf HUVALKmns1VIVSCK-500 Mf1 SM¥«K Mi* £VIH炉3 514V6 330YS 4W*VIL Cl-fl® *绅Wf4VIK轲3 $i«* 35W$ wvPm 4-¥IL ViWJ2GO Ml14 !*VH MISO1.914V« 130V5 <0OTVMe.VIL KSI-500. M1 5MV2W OrWPi*!1VIH 51 51<V* JJQV¥砂fF3CK i'AVQ：彌WZF&#

8、171;»|.tei nraitHiW WHiH)1«O X一3. OOChR*ti卄 3U02ItLW 亦 VIM他g2 OCOimPiMI-13-itw CSWilC«0 g»如Fill11-1 2ft5CiiT$Uih40 904lOOQmtPm14-LSMOBl沁 mSOiiKe oootIDOQta*Mii竝1 399021tsj mu viT'2q OQk.F«i)T覺应mio ooo«20 00mPutTotal Result:Fail图1.2网页报表导岀工程技术笔记?2010 Guangzhou ZHIYUAN

9、 Electronics CO., LTD.3S7广州致远电子有限公司SPI时序分析软件使用说明ZDS3000/4000 Plus 系列示波器2. 快速入门2.1简介快速入门主要包括以下几点内容：1) SPI信号的接入与捕获2) SPI信号的调节与解码3) SPI信号的时序分析4) SPI信号的细节分析(ZOOM模式)5) SPI信号时序分析数据导出报表2.2 具体使用步骤2.2.1 SPI信号的接入与捕获将SPI的时钟、片选信源和数据信源按需分别接到示波器输入通道中，如图2.1所示,点击【Auto Setup】一键捕获波形，让波形以较好的效果显示在界面；点击【Auto/Normal】将【触发

10、方式】由自动"Auto ”切换为普通"Normal”，使信号在 默认上升沿触发方式下进行触发和显示；aoa 0©o口 B I口口口口口口 000000 a © ° © ° 0(0 c 111 J图2.1信号接入-2.2.2 SPI信号的调节与解码此时可调节水平时基旋钮，让屏幕中出现较多帧的信号，也可调节水平偏移旋钮将信号 调至屏幕中央。或使用垂直控制旋钮将信号上下偏移调至合适的位置和合适的高度。点击示波器面板上【Decode】键，如图2.3所示，进入解码界面；点击【解码类型】旋转旋钮 A选中协议，短按旋钮 A即可将设置为SP

11、I ；用户按下【协议参数】软键，可以对协议参数进行设置，如图2.2所示，旋转旋钮 A可选择参数，短按旋钮 A后可进行参数修改。注意：协议解码不是必须的，不会影响时序分析结果，因此该步骤若无需要可以跳过。工程技术笔记?2010 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD.#SPI时序分析软件使用说明ZDS3000/4000 Plus 系列示波器图22 SPI解码参数设置PJD詞nwtTrPEDATA*1-i?sa)2sDATA<»1DATA033-i moat4-125203*DATA5-120*01'£PAIAooB-1L53

12、0KDATAoaDATA: 30SP1ON碎ssTWJStitiE5jODV/ci SOV/dftf |IMW dl.is50.J 监X-Pos D.OOn12iaw Pl2 片血LiO/gii.uON制I号设置CH1«<HJOU.L$8_ . a 1,1 r_图2.3 SPI解码(1)工作方式SPI总线有四种工作方式:POL,PHA=0,0:时钟空闲时为低电平，上升沿采样；POL,PHA=0,1:时钟空闲时为低电平，下降沿采样；POL,PHA=1,0:时钟空闲时为高电平，下降沿采样；POL,PHA=1,1:时钟空闲时为高电平，上升沿采样；POL是用来决定SCK时钟信号空闲时的

13、电平，POL-0空闲电平为低，POL-1空闲电平为高。PHA是用来决定米样时刻的，PHA-0表示在每个周期第一个时钟沿米样，PHA-1表示在每个周期的第二个时钟沿米样。(2)传输模式SPI接口是Motorola首先提出的全双工三线同步串行外围接口，主要有MSB和LSB两种传输模式。MSB :表示数据按位传输，高位在前，低位在后；LSB :表示数据按位传输，低位在前，高位在后；工程技术笔记？2010 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD.ZDS3000/4000 Plus 系列示波器(3)数据长度4bit32bit。数据长度表示分割的每个数据的位宽，用户可

14、自行设置，范围2.2.3 SPI信号的时序分析测试点击面板上的【Analyze】按键。进入分析界面，如图2.4所示，打开【功能使能】为“0N”，【协议类型】选择“ SPI 进入时序分析界面。点击【参数设置】，进入参数设置界面。界面中分为“总线设置”和“参数设置”两种类型。-HUMOSLiyj!.Vihlmlh)结卑寻出5.sm 冃 TAirn Di- y3L.D.Dr-iY0 DODV® 兰工遡4:甌翻辭r按下避人相应诣査5 dCW S5-4l5.0育 dw g-4.创fHTGT(nnln)IelJ HltLCl Vmfr：TU.CSlmfnj rSUJJATAJmi'n)叫

15、卩 QAT刚rr料Opii-0 OCl,® INDEXl03II94iHD MhOikJN：ojnos1 flOOrvi 15L汐30生M0a：N:tt.OOhf十观咖孑16tHD klCSfhGN：DjOOOe：2DJ0nEPjljEs.nnxi/divW-TO OTCOw -H)ax D.ODOOO.AutDi.flovIQmf/ K-Po-j心w0.血佩ILS-Ed* Warm5C 3E7TotJ RfiEuit图2.4参数设置界面总线设置总线设置项目如图 2.5所示:© 逓1帧Aj刊宙跻,站1%A桓魄K.心2齐SCKfSfflCSfSRCHI *CH2 MISOfl

16、EffCH3寺MO£】信粽CHd *ifia总勰平(V)Vih(mdx)Whjimlh)Vfl(min5 m3.51151&50图2.5总线设置信源选择：信号的信源选择有 CH1、CH2、CH3、CH4和NONE，其中SCK信源无NONE 选项，如下图 2.6。工程技术笔记?2010 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD.5SPI时序分析软件使用说明图2.6信源选择ZDS3000/4000 Plus 系列示波器盖一讣入护匸：鸯咛,甘m.半X津.SCKlKffCH1 *CSfWENOM£ MisomNONE 诗M0S11O WQ

17、WE .am电碎MCHIVIHI (WIH)Vil(hax>V IL (MUM)彳JOdr* U q2JL0.99O.K工程技术笔记?2010 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD.7SPI时序分析软件使用说明工程技术笔记?2010 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD.#SPI时序分析软件使用说明当CS、MISO和MOSI均选择NONE时，就只测 SCK相关的测试项，如图 2.7所示。jaTIMELVIE.VALUESTATUS11VKSCK»®0niVO.QOOVPm/舟SCKJJW1

18、 8DQW3 240 V3FSCKfAV1.064MHz4<5792 ?ystH13H Sth MtN)-70.5nsPiss5lOSirusti.CV SCKfMEN)SJOOOnv469,5nsPflS呆樽边泊;上升汨Total Result1 SjOOV/div QISjOOV/dlv5,OOWdiv 15X)0V/div5.00dkvIH12J8V3.9CV-4AGV74.2VT2 60VJ 0Of5諾unEWtMprm50X-P4M e»tI OMWt图2.7 SCK测试项采样边沿：采样边沿分为上升沿和下降沿两种方式。总线电平：即输入电压Vcc，般的SPI输入电压为3

19、.30V，若为其他输入电压值也可 通过旋钮A对其进行调节。总线电平Vcc的调节将会影响 Vil和Vih的值，Vcc与Vil、 Vih存在如表2.1所示的关系。输入的高电平/低电平电压（Vih、Vil）：两者输入的值由 VCC决定，满足表 2.1所示的 关系，也可以通过旋钮 A对其进行调节，它们值的变化将不会影响VCC值的变化。表2.1 Vcc与Vil、Vih的关系项目描述MinMax单位Vil输入的低电平范围-0.50.3xV ccVVih输入的高电平范围0.7xV ccV cc+0.5V参数设置参数设置项目如图2.8所示，每一项参数都有特疋的标准，具体的标准可参考表1.1工程技术笔记?201

20、0 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD.工程技术笔记?2010 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD.#S7广州致远电子有限公司SPI时序分析软件使用说明ZDS3000/4000 Plus 系列示波器进行参数标准设置，若用户的标准与表中的有所差异，可通过旋转旋钮A对任何一个参数进行调节，若想恢复原有的默认设置，可通过旋钮A选择“恢复默认”即可。注意：恢复默认设置只对参数设置有效对总线设置无效。EHIGH(fnin)ttOW (min),C S (min tSU DATA(min) tH C UATA( -nin)

21、60 OntCO4)nt0加耐图2.8参数设置-440VJiOOV/dfv黑竺SS噩Mar SOCf$a/i2.9所示。设置完参数后点击【返回】可查看到测试分析的结果，如下图图2.9 SPI时序分析% :NDE?UME口ARAhJ MEPARAM MAXV4LUESrATUS1500 0niVl.SDlOD.Dn-VPis2VH邸& 3 KV5 4CPVPhw3VILIS-500 OmVL5D6VJK.DirVP4StHC?1514'u'& 3MV5 bOCVPace5YlLVliSO5QOQniV15Dfe¥ZOC.UmVPass6VIHI M1&#

22、163;D&S3CV5 40阻Pas;：l'v2.2.4 SPI时序测试数据细节分析在测试列表中旋转旋钮B可查看测试表中的参数测试结果，需要查看某一项参数测试细节可通过旋钮 B选中后短按旋钮 B，此时屏幕中的缩放窗口将跳转至所选数据的测 试部位，如图 2.10所示。通过观察测试表中的测量参数，若所测量的参数符合测试标准则通过测试，显示为“ PasS'；若不符合设定的标准则不通过测试，显示为“Fail”；若测试表中显示“ No Test”则表示找不到测试信号，此时可调整示波器水平时基，使 示波器的屏幕上尽可能出现几帧甚至十几帧的波形，有利于对多点进行测试分析和比较。在测试

23、表的最下方将显示最终的整体测试效果，若完全通过测试则显示“Pass”，若有一项不通过测试，则为“ Fail”，若测试中出现“ No Test'无“ Fail”，则为“ Pass *”。工程技术笔记?2010 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD.#纟7广州致远电子有限公司SPI时序分析软件使用说明ZDS3000/4000 Plus 系列示波器轴 申.一工程技术笔记?2010 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD.9纟7广州致远电子有限公司SPI时序分析软件使用说明-pr嗨 noExtime!|nmeP邓脚M

24、WPAFWM V1A.<沁UEstatus&MH胡釦3 5WElI30W5.x30OUPSKM1Sfluvos-iOOOmV150 SWaO.On-VP13¥目MH MOSI3 514VPdS?124£.QI-kPiSf1加-1.3 2902&(HIGH SCkfWJ)一2.000帕弱114 彳站lL0'IriSi22.MDmssTotal RtitulL訣边；昔：丄升启5诳.U5.00ij>diw.IS12 艸 EJ Z3.砂EHPm击 *?'5 TffVf 艮 'BX OmV1a na_v2.0001/3X OmVUd

25、L5 4IW=3 tCOtf 占口 ¥Q 000#mif5 AtCTH5El p«14 2 Vn wrT jrt.j 八200. CnV EDO. OniVHBAui»S-Pw 0 Mte2OTV2M“ Mpt:妙.J-Horrn 50“-1玉吟应工-J. 327023 皿 ZLUlMjWij 5C0 IMa工程技术笔记?2010 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD.#纟7广州致远电子有限公司SPI时序分析软件使用说明工程技术笔记?2010 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD.#纟

26、7广州致远电子有限公司SPI时序分析软件使用说明图2.10数据分析2.2.5导出报表测试完成后可对所测试的波形和数据进行导出。具体的导出步骤如下图2.11所示。导出的“网页报表”文件可使用网页打开，导出的“CSV”文件可使用Excel打开。TW Ju <«dlWf-导出橇式一-» -建石诈.rs下总几極躍径/udiik选弾导出路栓 Flach« ._:!1七DS&阿文样夹L2D 16-10-21第力耳 fyitttE Vfllumt 1 nfof- 201S-06-29 21 占号mi201-M-ia M22015-05-18 13e22 20161

27、031.0»40012016- 1C-31 鸭3 B 201610l_09Q625JhCm)20L6-10-31 旳30$JfKI空冲突工程技术笔记?2010 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD.#纟7广州致远电子有限公司SPI时序分析软件使用说明工程技术笔记?2010 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD.#纟7广州致远电子有限公司SPI时序分析软件使用说明图2.11文件导岀步骤工程技术笔记?2010 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD.#广州致远电子有限公司

28、SPI时序分析软件使用说明ZDS3000/4000 Plus 系列示波器3. SPI参数测量项目3.1测量项目解析SPI时序分析功能测试参数如下表3.1所示。项目名称Vil输入信号的低电平电压Vih输入信号的高电平电压tLOW时钟低电平时间tHIGH时钟高电平时间tsu：cs片选信号建立时间tsU:MISOMISO数据建立时间tHD:MISOMISO数据保持时间tsU:MOSIMOSI数据建立时间tHD:MOSIMOSI数据保持时间Fsck（ AVG）时钟平均频率表3.1测量项目图3.1中黄色部分为测试项目对应的信号的具体位置。图3.1 SPI测试项目注：时钟上升沿有效。3.1.1 （底部值）

29、Vil与（顶部值）VihVil 和 Vih的计过程算如下图3.2 所示图3.2底部值与底部值计算直方图顶部值（Vih ）是指波形较高部分（平顶）的众数，即较高部分的最普遍值; 底部值（Vil ）是指波形较低部分（平底）的众数，即较低部分的最普遍值。3.1.2时钟高电平周期（tHIGH）ZDS3000/4000 Plus 系列示波器图 3.3 t HIGHtHiGH为SCK时钟信号的高电平周期，参数的时序定义如图3.3所示。测量时，系统会自动统计屏幕中（主时基）所有 SCK高电平周期样本，并选择样本中的最小值作为测量结 果输出。3.1.3时钟低电平周期（tLow）tLow为SCK时钟信号的低电平

30、周期，参数的时序定义如图3.4所示。测量时，系统会自动统计屏幕中（主时基）所有 SCK低电平周期样本，并选择样本中的最小值作为测量结 果输出。3.1.4数据信号建立时间（tsU:MISO/MOSI ）tsU:MISO/MOSI为数据信号的建立时间，具体参数时序定义如图3.5所示，系统会自动统计屏幕中（主时基）所有数据信号建立时间的样本，并选择样本中的最小值作为测量结果输出。3.1.5数据信号保持时间（tHD: MISO/MOSI ）图 3.6 t hd:mosi/miso参数的时序定义如图3.6所示，tHD: MISO/MOSI为数据信号的保持时间，系统会自动统计屏幕中（主时基）所有数据信号保持时间的样本，并选择样本中的最小值作为测量结果输出。工程技术笔记？2010 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD.11S7广州致远电子有限公司SPI时序分析软件使用说明ZDS3000/4000 Plus 系列示波器4. SPI总线介绍4.1 概述SPI，是英语Serial Peripheral In terface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片 的管脚，同时为 PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出