Oszilloskope
Schnelle Datenschnittstellen auf Herz und Nieren prüfen
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Mit Protokolltriggerung und Decodierung auf Fehlersuche
Bei der Inbetriebnahme von Schaltungen mit USB- oder PCIe-Schnittstellen spielt neben der Kontrolle der Signalintegrität auch die Protokolldatenanalyse eine wichtige Rolle. Typischerweise zeigen sich Fehler häufig beim Aufbau der Schnittstellenverbindung zwischen Sender und Empfänger oder beim Empfang fehlerhafter Daten. Serielle Schnittstellen wie USB oder PCIe durchlaufen beim Verbindungsaufbau eine Handshake-Prozedur, in der sich beide Übertragungspartner über ihre Fähigkeiten bezüglich Datenrate etc. abstimmen und entsprechende Übertragungsfunktionen vereinbaren.
Mithilfe einer Protokolldecodier-Option für das Oszilloskop R&S RTO können Entwickler die Abläufe im Detail erfassen und auswerten. Durch gezielte Triggerung auf einzelne Protokollelemente lassen sich Daten von anderen Schnittstellen und Funktionsblöcken aufzeichnen und im zeitlichen Zusammenhang analysieren.
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Als Beispiel dient die Protokollanalyse an einer Schnittstelle nach USB 3.1 Gen.1 mit der Trigger- und Decodier-Option R&S RTO-K61. Bild 9 zeigt, wie einfach die Konfiguration der Decodierung ist. Der Anwender wählt den Kanal und die Polarität des differenziellen Signals (sehr wichtig, falls eine Invertierung des Signals bei verdreht angelötetem Tastkopf erforderlich ist) und muss dann nur noch sicherstellen, dass die Schaltschwellenwerte für die logische Eins und Null sicher in der Mitte des Datensignals liegen, um zuverlässige Decodier-Ergebnisse zu erzielen. Die Software definiert selbstständig, dem jeweiligen USB-Standard entsprechend, die PLL-Konfiguration für die Taktrückgewinnung. Pro Messkurvenakquisition bestimmt sie im nächsten Schritt, basierend auf dem extrahierten Embedded-Clock-Signal als Taktreferenz, die Bit- und Wortgrenzen, um letztendlich die Decodierung durchzuführen.
Das Ergebnis ist exemplarisch in Bild 10 dargestellt. Im oberen Teil sind Daten-Bursts mit einem Zoom auf Datendetails zu sehen. Die dazugehörige Decodierung ist im mittleren Bildteil angeordnet, der Zoom zeigt hier Protokolldetails. Zur leichteren Lesbarkeit sind die einzelnen Protokollelemente farblich unterschieden. Protokolldaten können auch in einer Tabelle aufgelistet werden. Für jeden Datenframe stehen weitere Protokolldetails zur Verfügung.
Neben der Protokolldecodierung ist zusätzlich eine Triggerung auf Protokolldetails möglich. Der Anwender kann dabei aus einer Vielzahl von Protokollelementen wie Frame-Start, Frame-Inhalte oder -Fehler wählen. Durch die gezielte Triggerung auf einzelne Protokollelemente können Daten von anderen Schnittstellen und Funktionsblöcken zeitkorreliert aufgezeichnet und analysiert werden. Bei dichten Embedded Designs sind so Querstörungen von anderen Funktionseinheiten wie seriellen Schnittstellen, analogen Sensoren, Funkschnittstellen, Spannungsversorgungen, etc. aufspürbar. Die Rohde & Schwarz-Oszilloskope unterstützen solch komplexe Fehlersuche mit ihrer Multi-Domain-Fähigkeit. Diese verbindet die traditionelle Zeitbereichsanalyse eines Oszilloskops mit zusätzlicher Funktionalität für Protokoll-, Logik- und Spektrumanalyse und sogar Funktions- und Patterngeneratoren – alles in einem Gerät.
Fazit
Die Integration schneller Datenbusse stellt Schaltungsentwickler beim Design und bei den Tests vor neue Herausforderungen. Rohde & Schwarz bietet mit dem 6-GHz-Modell R&S RTO und modularen Breitbandtastköpfen eine kompakte Testlösung, die bei der effektiven Fehlersuche bezüglich Signalintegrität und Protokolldatenanalyse unterstützt. Die hohe Erfassungsrate, leistungsstarke Analysewerkzeuge wie Maskentest und Histogramm sowie eine Vielzahl an Optionen wie die Hardware-CDR oder die Protokolltrigger und -Decodierungen führen zu schnellen Ergebnissen.
Der Autor
Guido Schulze
ist seit zehn Jahren Produktmanager für Oszilloskope bei Rohde & Schwarz in München und studierte Elektrotechnik an der TU Chemnitz.
- Schnelle Datenschnittstellen auf Herz und Nieren prüfen
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