由于I2C信號質(zhì)量容易受寄生電容影響，時序一致性測試對保障通信穩(wěn)定至關(guān)重要。本文將通過實例應(yīng)用教您一秒鐘完成時序測試，快速分析I2C信號脈寬、幅值、邊沿、建立時間、保持時間等多種組合參數(shù)。

一、I2C總線介紹

I2C總線是Philips公司推出的一種串行總線，是具備多主機系統(tǒng)所需的包括總線裁決和高低速器件同步功能的高性能串行總線。I2C總線用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。

圖1 I2C器件選擇

物理結(jié)構(gòu)上，I2C總線只有兩根雙向信號線，一根是數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時鐘線SCL。

· SCL（串行時鐘線）：上升沿將數(shù)據(jù)輸入到每個EEPROM器件中；下降沿驅(qū)動EEPROM器件輸出數(shù)據(jù)。

· SDA（串行數(shù)據(jù)線）：雙向數(shù)據(jù)線，為OD門，與其它任意數(shù)量的OD與OC門成“線與”關(guān)系。

圖2 I2C總線內(nèi)部結(jié)構(gòu)

I2C總線通過上拉電阻接正電源。當(dāng)總線空閑時，兩根線均為高電平。連到總線上的任一器件輸出的低電平，都將使總線信號變低，即各器件的SDA及SCL都是線“與”關(guān)系。

I2C有三種速率，如下：

· 普通模式（100kHz）；

· 快速模式（400kHz）；

· 高速模式（3.4MHz）。

I2C總線數(shù)據(jù)有效性

I2C總線進行數(shù)據(jù)傳送時，時鐘信號SCL為高電平期間，數(shù)據(jù)線SDA上的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定，只有在時鐘線SCL上的信號為低電平期間，數(shù)據(jù)線SDA上的高電平或低電平狀態(tài)才允許變化，如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)有效性

二、I2C時序分析軟件

I2C通信時序傳統(tǒng)的測試方法，需要人工定位每一項參數(shù)并單獨卡光標測量，平均測試一組數(shù)據(jù)的時間約為30~60分鐘，不僅效率低，而且容易引入讀數(shù)誤差甚至錯誤。ZDS5000系列示波器創(chuàng)新的I2C時序分析功能，可極大地提高測算效率，保持數(shù)據(jù)一致性。

使用I2C時序分析軟件，它能夠在極短的時間內(nèi)完成總線信號的DC特性和AC特性分析，并與器件手冊標稱參數(shù)做對比，直接輸出測試結(jié)果（Pass/Fail），同時支持報表導(dǎo)出，省去人工錄入數(shù)據(jù)的煩惱，極大地提升測試效率。具體測試界面如下圖4所示。

圖4 I2C時序分析界面

I2C時序分析測試參數(shù)

I2C時序除了要分析其解碼情況，還需驗證是其否滿足I2C的AC特性標準，I2C時序分析功能測試參數(shù)及手冊標稱如表1所示，包括時鐘頻率、起始信號/數(shù)據(jù)信號建立時間、起始信號/數(shù)據(jù)信號保持時間、時鐘低/高電平時間和總線空閑時間等十幾項測試參數(shù)。

下圖5中黃色部分為測試項目所對應(yīng)的測試具體位置。

圖5 I2C測試項目

三、I2C時序分析實例應(yīng)用