触发和解码曼彻斯特编码和不归零编码总线

许多串行接口采用曼彻斯特或不归零 (NRZ) 编码。示波器通常提供专用软件选件,以便调试和测试 I2C、UART 或 CAN 等常见标准的通信接口。R&S®RTx-K50 选件增加了标准化专用曼彻斯特编码或 NRZ 编码总线的解码功能,扩展了接口标准的可寻址范围。选件还可以自定义配置必须进行解码的协议结构。

R&S®RTx-K50 选件

您的任务

开发电子电路和系统时,工程师需要测试总线通信是否正确。测试一般包括两步。首先,通过眼图测试检查信号质量,以确定毛刺或欠幅等任何串行完整性问题或偶发性异常。然后,开发工程师检查数据内容是否正确。CAN 或 SPI 等标准化总线的内容一般使用示波器上运行的专用总线解码器软件进行分析。此软件显示与捕获波形存在时间相关性的已解码数据,并显示错误的协议元素,例如循环冗余校验 (CRC) 错误和报头错误。此类软件可以非常有效地测试通信接口。对于所用通信标准无解码器选件可用的接口(如 Profibus PA 或 MVB),或使用专用协议实现的接口,只能通过手动解码进行测试。这样既容易出错又耗时。

罗德与施瓦茨解决方案

R&S®RTx-K50 选件可用于 R&S®RTP、R&S®RTO 和 R&S®RTE 示波器,能够自动解码任意曼彻斯特编码和 NRZ 编码通信协议。解码基于用户自定义的协议结构。用户获益于自动解码,极大地节省了接口测试所需的时间。表格列出了 R&S®RTx-K50 选件支持的部分通信标准和实现特性。

通信标准选项和专有通信特性

编码 通信标准
曼彻斯特编码 MVB、DALI、Profibus PA、
Foundation Fieldbus H1
曼彻斯特编码专有 最高 2 Gbit/s,高低违规,双相,三态,曼彻斯特编码 I 和 II
NRZ 编码 Profibus DP
NRZ 编码专有 最高 5 Gbit/s,带时钟,无时钟
Profibus PA 标准的曼彻斯特编码格式
Profibus PA 标准的曼彻斯特编码格式
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应用

总线配置

为了进行解码,需要根据规范配置报文帧。下文以基于曼彻斯特码的 Profibus PA 协议为例,阐释了这种方法。下表展示了此通信标准的报文编码。

为了正确解码总线,可以分两步进行配置:

  • 协议解码配置:设置正确的编码标准、总线极性、解码阈值和位速率。借助适当装置,可以正确解码报文并包含未明确描述的位(图 1 和图 2)
  • 协议帧设置:定义各个协议单元。Profibus PA 的起始部分含前置码和帧首定界符(见下表)。如果在帧格式对话框中进行定义,相应结果如图 3 所示。下表中列明了可能的帧单元定义。

可能的帧定义

描述
固定单元阵列
可变单元阵列
固定单元,如针对固定帧 ID
曼彻斯特编码高低违规(保持高、低电平),反向为曼彻斯特编码 II
图 1:协议解码选件设置。
图 1:协议解码选件设置。
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图 2:协议解码,包含未明确描述的位。
图 2:协议解码,包含未明确描述的位。
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图 3:协议帧对话框,包含部分定义的 Profibus PA 帧(前置码、帧首定界符)。帧对话框中尚未描述报文的其余部分。
图 3:协议帧对话框,包含部分定义的 Profibus PA 帧(前置码、帧首定界符)。帧对话框中尚未描述报文的其余部分。
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曼彻斯特编码和 NRZ 编码
曼彻斯特编码和 NRZ 编码
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曼彻斯特编码和 NRZ 编码

曼彻斯特编码是一种线路编码,其中每个数据位的编码至少有一个跳变。因此,曼彻斯特编码总线无直流分量,并且可以实现时钟自同步。NRZ 编码与此相反,一个状态表示为一种重要条件(如正电压),另一个状态表示为另一个条件(如负电压)。NRZ 编码总线无空闲状态,可能需要采用额外的时钟机制或单独的时钟。

要设置基于 Profibus PA 的触发,请执行以下操作:打开触发菜单,选择通道和适合特定情况的触发条件。可用的触发事件是帧起始,并会触发特定的报文码型(图 4)

解码表提供所有解码报文的完整概述,可以进一步简化调试。R&S®RTx-K50 选件与 R&S®RTP、R&S®RTO 和 R&S®RTE 示波器组成快速有效的总线解码装置,能够解码任意曼彻斯特编码或 NRZ 编码总线。

图 4:显示串行码型触发能力的触发设置对话框,设置为触发 Profibus PA 报文数据字段中的特定触发。
图 4:显示串行码型触发能力的触发设置对话框,设置为触发 Profibus PA 报文数据字段中的特定触发。
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