Loto实践干货(6)用示波器+逻辑分析仪进行SPI解码

本文介绍了SPI通信协议的基本原理,包括SDO、SDI、SCLK和CS四条线的功能,并通过LOTO示波器的实践案例,探讨了SPI时序图和16位数据传输。作者分享了初次尝试失败的原因以及升级设备后的成功解码经验,强调了主从设备间时钟极性和相位的一致性。还提供了使用示波器和逻辑分析仪进行SPI测试与解码的视频教程。

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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。SPI以主从方式工作模式被广泛应用于电路系统中,我结合自己的项目情况对SPI协议进行解析,并通过LOTO虚拟示波器采集到的数据波形并进行对比分析,方便大家的理解。

SPI通信协议一般只需要四根线将主控芯片与从芯片连接起来,其中四根线分别为:

(1)SDO – 主设备数据输出,从设备数据输入

(2)SDI – 主设备数据输入,从设备数据输出

(3)SCLK – 时钟信号,由主设备产生

(4)CS – 从设备使能信号,由主设备控制

其中CS是控制芯片是否被选中的,也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时(高电位或低电位),对此芯片的操作才有效。这就允许在同一总线上连接多个SPI设备成为可能。

在这里插入图片描述

实际应用中只需要三根线来进行通信。在SPI是串行通讯协议下,数据是一位一位的传输的。这就是SCLK时钟线存在的原因,由SCLK提供时钟脉冲,SDO则基于此脉冲完成数据传输。数据输出通过 SDO线在时钟上升沿或下降沿时改变,完成一位数据传输。输入也使用同样原理。在至少8次时钟信号的改变(上沿和下沿为一次),就可以完成8位数据(一个字节数据)的传输。下面是项目中所涉及的SPI通信协议的时序图为16位数据。

这是我初次尝试失败了的例

<think>嗯,用户想了解如何用示波器测试LIN通信。首先,我需要回忆一下LIN总线的基础知识。LIN是局域互联网络,常用于汽车中的低速通信,比如车门、座椅这些地方。它的物理层是单线传输,电压一般是12V,速率最高20kbps。对了,显性电平是接近地,而隐性电平接近电源电压,这点和CAN总线类似,但LIN速度更慢。 然后,用户提到了示波器的设置。示波器的通道设置应该用单通道,因为LIN是单线。电压量程可能需要根据车辆的实际电压来调,比如12V系统的话,设置成±15V比较合适。时间基准的话,因为LIN的波特率是20kbps,所以位时间大约是50微秒,一个完整的帧可能有几十位,所以时间窗口可能要设置到几十毫秒,这样能捕捉到完整的帧。触发设置方面,可能需要用边沿触发,在隐性到显性的下降沿触发,因为LIN的起始是显性电平,也就是0。 接下来是信号抓取。需要正确连接示波器的探头,地线夹接车身地,探头接LIN线。然后捕捉波形,确保同步域、标识符、数据域和校验和都显示出来。比如同步域是0x55,也就是二进制01010101,所以波形上会有交替的位变化。 然后是解码分析。现在的示波器大多有协议解码功能,选择LIN协议,设置正确的波特率和帧结构。解码后的数据应该能显示各个字段,比如标识符、数据字节和校验和。如果有问题,比如校验错误或者波形畸变,可能要考虑线路故障或者节点故障。 用户提供的引用里提到了一些具体案例,比如引用[2]中的波形分析,同步域是0x55,标识符0xD3,数据域0x1A 0x00,校验和0x12。这可能是一个实际案例,可以作为例子说明如何解析数据。另外引用[3]和[4]提到了故障诊断和解码操作,这部分需要强调如何利用示波器解码功能来诊断问题,比如断开某个节点后波形是否恢复正常。 可能用户的实际需求是汽车维修或电子测试,需要具体的步骤和设置参数。需要确保步骤清晰,从硬件连接到软件设置,再到解码分析,每一步都要详细说明。另外,常见问题比如信号干扰、接线错误也要提到,帮助用户避免常见陷阱。 还要注意用户要求使用中文,回答结构要清晰,分步骤说明。引用部分要自然标注,比如在解释显性电平时引用[1],在同步域的例子引用[2]。最后生成相关问题,可能涉及LIN协议的其他方面或者更深入的故障诊断方法。</think>### 如何用示波器测试LIN总线通信信号? #### 一、硬件连接与设置 1. **物理层连接** - 将示波器探头地线夹连接车身搭铁(接地),探头正极接入LIN总线信号线(单线传输)[^1]。 - 推荐使用衰减比为1:10的探头,以适配汽车12V系统电压范围。 2. **示波器参数设置** - **电压量程**:设置为±15V(覆盖LIN总线隐性电平12V和显性电平接近0V的特性)[^1]。 - **时间基准**:根据LIN波特率(典型值9.6kbps或19.2kbps)调整。例如,20kbps对应位宽50μs,建议水平时基设为1ms/div。 - **触发模式**:选择下降沿触发(捕捉LIN帧起始的显性电平)[^3]。 --- #### 二、信号抓取与分析 1. **波形特征识别** - **显性电平**:接近0V(逻辑0),表现为总线被拉低,用于帧起始和间隔域。 - **隐性电平**:接近12V(逻辑1),总线未被主动驱动时状态。 - **同步域**:固定为`0x55`(二进制`01010101`),表现为交替的显性/隐性电平[^2]。 ```text 示例波形: |间隔域(13位0)|同步域0x55|标识符|数据域|校验和| ``` 2. **协议解码设置** - 在示波器中启用LIN协议解码功能(如LOTO示波器软件或虹科Pico的定制工具[^4])。 - 配置参数:波特率、帧格式(标准帧/扩展帧)、校验方式(经典校验/增强校验)。 --- #### 三、故障诊断案例 1. **波形畸变分析** - 若显性电平未达到0V:检查总线对地短路或节点驱动能力不足。 - 同步域异常:确认主节点时钟同步信号是否正常[^2]。 2. **数据解析验证** - 对比解码后的标识符(如`0xD3`)与数据域(如`0x1A 0x00`),校验和需匹配计算值(如`0x12`)。 --- #### 四、操作流程总结 1. 连接示波器并设置触发条件 2. 抓取完整LIN帧波形(包含间隔域+同步域+数据) 3. 启用协议解码并验证数据有效性 4. 结合波形特征诊断物理层或协议层故障[^3] ---
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