作者丨鼎陽科技 張一慧

01

IIC信號概述

IIC（Inter-Integrated Circuit）信號的基本原理主要涉及集成電路之間的串行通信。IIC通信協議是一種簡單且高效的通信接口標準，廣泛應用于各種電子設備、傳感器、顯示器等領域。

IIC通信原理的核心在于其主從模式和兩條總線線路：串行數據線（SDA）和串行時鐘線（SCL）。

主設備負責發送起始和停止信號，并控制通信的時序，而從設備則根據主設備的控制來響應。在通信開始前，主設備會發送起始信號，標志著通信的開始；通信結束后，主設備會發送停止信號。

SDA線路用于傳輸實際的數據信息，而SCL線路則用于同步通信的時鐘信號。當總線空閑時，SDA和SCL線均為高電平。連到總線上的任一器件輸出的低電平，都將使總線的信號變低，即各器件的SDA及SCL都是線“與”關系。

在進行數據傳送時，IIC總線遵循特定的規則。時鐘信號為高電平期間，數據線上的數據必須保持穩定；只有在時鐘線上的信號是低電平時，數據線上的電平才允許變化。這種機制確保了數據的穩定性和準確性。

總的來說，IIC信號的基本原理是通過主從模式、兩條總線線路以及特定的通信規則來實現集成電路之間的串行通信。這種通信方式簡單、高效且靈活，適用于各種應用場景。

02  示波器測量IIC信號原理

示波器測量IIC信號的原理主要是基于IIC信號的時序和波形特征進行捕捉、分析和解碼。

首先，IIC是一種串行通信總線，它通過兩根線——時鐘線SCL和數據線SDA——進行數據的傳輸。在IIC通信中，主設備負責控制通信的起始和停止，以及時鐘信號的產生，而從設備則根據主設備的控制進行數據的發送或接收。

示波器作為一種電子測量儀器，能夠捕捉并顯示電信號隨時間變化的波形。在測量IIC信號時，示波器會連接到IIC總線的SCL和SDA線上，實時捕捉這兩根線上的電壓變化。

示波器測量IIC信號的關鍵在于準確捕捉信號的起始、數據位和結束等關鍵時序點。IIC信號的起始由SCL為高電平、SDA由高變低表示，而結束則由SCL為高電平、SDA由低變高表示。在數據傳輸過程中，SDA線上的電平變化代表著二進制數據的變化，而SCL線則提供了數據變化的同步時鐘。

示波器通過內部的采樣和觸發機制，可以精確捕捉到這些時序點，并將捕捉到的信號波形顯示在屏幕上。此外，現代示波器通常還具備解碼功能，能夠自動識別IIC信號的格式，并將其解碼為可讀的數據格式，方便用戶進行分析和調試。

需要注意的是，示波器的測量精度和可靠性受到多種因素的影響，包括示波器的帶寬、采樣率、觸發設置等。因此，在進行IIC信號測量時，需要選擇合適的示波器，并正確設置其參數，以確保測量結果的準確性和可靠性。

03 解碼不正確時應該怎么做？

如下圖，使用SDS2074X Plus進行IIC解碼時，發現解碼后的數據值不正確，這段數據應是00000001，但是機器解析出來是00000011：

相同的數據在邏輯分析儀上解出來是這樣的：

問題及解決方案

從上圖可以看出，在箭頭所指處，示波器采集到的數據剛好是在臨界點的數據高電平處，所以示波器判定為1 。

但這個數據點的采集和我們數字通道的閾值也有一定的關系，比較電平不一樣，繪制出來的數字通道波形也會有差別，解碼的結果可能就不一樣了。因此在這種情況下，可以更改數字通道閾值。

通過將閾值調高，示波器成功解碼出了正確的數據結果，閾值會影響sda的時序，在高閾值情況下，sda跳變比scl晚，解碼出來便是0，觸發閾值不一樣的情況下，sda可能會超前scl跳變，此時解碼出來便是1。

總結

示波器在解碼IIC信號時出現誤差，可能是由多種因素引起的。以下是一些建議的排查步驟和解決方法：

1. 檢查硬件連接

- 確保I2C設備的連接正確無誤，包括SDA（數據線）和SCL（時鐘線）的接線。

- 檢查是否存在短路或斷路的情況。

- 確保使用的線纜和連接器質量良好，沒有損壞。

2. 檢查示波器設置

- 確保示波器的采樣率和帶寬設置足夠高，以捕獲I2C信號的高頻成分。

- 檢查觸發設置，確保能夠穩定地觸發到I2C信號的開始或特定事件。

- 調整垂直和水平縮放，以便更好地觀察信號細節。

3. 檢查信號質量

- 使用示波器觀察I2C信號的波形，檢查是否存在噪聲、畸變或不穩定的情況。

- 如果信號質量不佳，考慮使用信號濾波器或調整信號源的輸出質量。

4.檢查I2C設備的工作狀態：

- 確保I2C設備正常上電且處于工作狀態。

- 檢查設備的時鐘頻率和數據速率是否與示波器的設置相匹配。

5.檢查解碼軟件或算法：

- 如果示波器使用軟件解碼I2C信號，確保軟件版本是最新的，并且與示波器硬件兼容。

6.嘗試其他方法：

- 如果示波器解碼仍然存在問題，可以嘗試使用邏輯分析儀或其他專門的I2C調試工具來捕獲和分析信號。

綜上所述，解決示波器解碼I2C信號誤差的問題需要綜合考慮硬件連接、示波器設置、信號質量、設備工作狀態以及解碼軟件或算法等多個方面。通過逐步排查和嘗試不同的解決方法，通常可以找到問題的根源并解決它。

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