IIC總線測試總結

對于Current Address Read，其操作過程為：

1、主設備發出START信號；

2、主設備發出DEV SEL信號，之后“R/W”位置1，表示接下來執行讀操作；

3、從設備應答ACK；

4、從設備從當前指針所指單元發出數據；

5、主設備應答位，不應答從數據設備讀入（NO ACK，高電平）；

6、主設備發出STOP信號，結束此次讀操作。

Sequential Current Read一次可讀出多個數據，每8位數據讀出后，主設備進行一次ACK應答，最后一個數據，主設備不進行應答，應答位置高，之后發出STOP信號結束操作。

對于Random Address Read，其操作過程為：

1、主設備發出START信號；

2、主設備發出DEV SEL信號，之后“R/W”位置0，表示接下來仍執行寫操作；

3、從設備應答ACK；

4、主設備發出Byte addr信號，從設備對每8位Byte addr進行一次應答ACK；

5、主設備再次發出START信號；

6、主設備再次發出DEV SEL信號，之后“R/W”位置1，表示接下來執行讀操作；

7、從設備應答ACK；

8、從設備從之前寫入的Byte addr地址中讀出數據；

9、主設備不進行應答，應答位置高（NO ACK）；

10、主設備發出STOP信號，結束此次操作。

三、IIC總線測試項目

1、時鐘SCL信號質量測試

包括高電平電壓、低電平電壓、上沖、下沖、上升時間、下降時間、時鐘頻率、高電平脈寬、低電平脈寬。

2、數據SDA信號質量測試

包括高電平電壓、低電平電壓、上沖、下沖、上升時間、下降時間。

3、寫保護WC信號質量測試

包括高電平電壓、低電平電壓、上沖、下沖。

4、時序測試

需要測試的時序如下圖所示：

圖4 IIC總線時序測試項目圖

(1) tHD:STA：START信號保持時間。IIC總線是在SCL信號為高電平時，SDA下降沿作為START信號的。該參數是指SDA信號由高變低后，SCL還需要維持高電平的最短時間，以確保START信號成功采樣；

(2) tHD:DAT：數據保持時間。IIC總線是在時鐘SCL上升沿的時候對數據進行采樣，SDA需在時鐘上升沿來臨前保持穩定；同時SDA需在時鐘SCL為低電平時才能進行轉換。該參數即是時鐘SCL由高變低后，SDA還需要維持上一位數據電平的最短時間；

(3) tSU:DAT：數據建立時間。指在SCL上升沿來臨之前，SDA此次采樣數據電平需要提前維持的最短時間，以確保此次數據的采樣成功；

(4) tSU:STA：START信號建立時間。指在SDA下降沿來臨之前，SCL需要提前維持高電平的最短時間，以確保START信號的成功建立；

(5) tSU:STO：STOP信號建立時間。IIC總線是在SCL信號為高電平時，SDA上升沿作為STOP信號的。該參數是指在SDA上升沿來臨之前，SCL需要提前維持高電平的最短時間，以確保STOP信號的成功建立；

(6) tBUF：總線釋放最短時間。本次IIC操作結束和下次IIC操作開始需要對總線進行釋放的最短時間；

(7) tWLDL（tSU:WC）：WC信號建立時間。WC信號需要在START信號發出前便完成建立。該參數即在START信號SDA下降沿來臨之前，WC信號需要提前維持低電平以確保成功建立的最短時間；

(8) tDHWH（tHD:WC）：WC信號保持時間。WC信號需要在STOP信號發出后仍維持一段時間。該參數即在STOP信號SDA上升沿發出之后，WC信號仍需維持低電平以確保STOP操作成功完成的最短時間。

以上便是需要進行測試的項目。

四、IIC總線測試注意事項

自己之前在進行IIC總線測試時，由于急于完成，誤認為讀過程就是完全的數據讀出。其實從IIC讀操作過程就可以很明確的得知，讀過程也包含著數據寫入的階段，比如START信號發出，DEV SEL信號發出和Byte addr信號的發出；

另一方面，由于START信號和STOP信號均是由主設備發出的，因此在測試IIC讀操作時序的時候，僅需要測試tSU:DAT和tHD:DAT兩項參數。而寫操作才需要測試所有時序參數；

最后在測試過程中，尤其是在讀操作過程中，由于前面先要執行設備識別、地址寫入等寫操作，之后才會出現數據的讀出，如果要用示波器去抓整個讀操作過程，然后再放大局部去讀取時序參數，可能會由于時基過大，局部分辨率不夠，導致讀取的時序參數并不準確。

對于示波器，自己覺得比較重要的幾個參數包括：帶寬、采樣速率和存儲深度。

帶寬主要針對的是示波器支持的輸入波形頻率范圍；

采樣速率主要是指示波器內部對波形的采樣速率，根據香農采樣定理，要想不失真地恢復模擬信號，采樣頻率應該不小于模擬信號頻譜中最高頻率的2倍。而實際上對于輸入的波形，其最高頻率取決于波形的邊沿，可以用5~7倍信號頻率來評估；

存儲深度主要指示波器存儲采樣點的多少。之所以說在IIC讀操作測試中，為了獲取整個操作過程中的波形，將時基調大，然后再局部放大，受限于存儲深度，局部的波形可能就會失真，讀取出來的參數會有較大誤差。

因此在讀測試時，可以采用脈寬采樣，由于我們的測試中，用到的是Random Address Read和Sequential Random Read兩種模式，在讀出數據前，主設備還要再發出一次DEV SEL信號，tSU:STA便是在此時測量，但此時的SCL信號脈寬也不同于之前，如下圖紅色框中的波形所示：

圖5 tSU:STA測試時對應的SCL脈沖波形

可以先將時基調大，初步測出紅色框中SCL脈寬長度，然后用脈寬采樣，劃定波形脈寬范圍，然后采出波形，這樣得到的讀數據波形便有足夠的采樣點，讀取的參數值也更有參考價值。

tSU:STA和tBUF也可按此方法采樣測試。

通過這次測試，使自己更加明白，在做任何事情，不要急于著手，而是先想想看計劃是怎樣，采用什么樣的方法，從總體上理清了頭緒再著手，遇到細節問題再深究。