CN103377105B - 一种串行总线测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种串行总线测试方法，其中包括从发包、采集数据、参数计算、模板导入、结果判定及测试报告生成五个方面实现对I2C总线信号质量的量测，从发包方面，增大对总线的压力和周边电源的波动干扰，给总线工作提供一个较差的环境，另一方面，采用类似眼图的概念，提高测试中波形样本量，使用根据规范标准制作的眼图模板快速判定测试结果，结合示波器的操作编程，实现自动化测试，提高测试效率的同时，提供可靠性较高的测试结果判定。

Description

一种串行总线测试方法

技术领域

本发明涉及测试领域，尤其是涉及测量仪器中串行总线I2C测试的方法。

背景技术

I2C总线（也可以写成I²C或IIC总线）是一种低速串行通信总线，只需要一根时钟线和一根信号线，串行传输数据，方便走线布局、软件程序简单，经常用于低速设备之间的通信，在嵌入式系统、服务器或个人电脑主板以及许多系统的低速接口中应用广泛。I2C总线设计的测试验证，主要是根据总线规范标准中定义的各个时序参数要求，量测实际信号线上信号对应的时序参数值，从而确定设计是否满足规范。

一般情况下，对I2C总线信号的量测，采用示波器同时观测时钟信号和数据信号，用光标根据时序参数的定义，手动调整并逐一量测，被量测的I2C总线信号，经常是芯片初始上电后，默认的起始设置过程中发出的信号，这样的信号，命令发送的频率比较低，此时总线上的压力并不大，一般情况下测试结果会比较好。

手动调整示波器上的光标量测，只能捕捉到当次的波形情况，量测结果也仅是针对此次波形的情况，不能确保捕捉的最差情况下的波形；手动量测中，需要对各个待测的时序参数，逐一调节光标并量测，所需的步骤多且时间长；使用芯片初始上电的设置信号量测，未能对总线加上最大的压力，两侧结果偏好不能代表此总线上最差的情况，测试结果的可靠性稍低。

发明内容

针对现有技术中常规I2C总线测试存在的技术问题，本发明提供了一种串行总线测试方法，包括：

在总线处于较差的工作环境下进行发包；

采集所述发包数据，利用示波器形成眼图；

将所述眼图导入事先设计好的眼图模板，得到对比结果；

利用示波器编程对所述采集到的数据进行计算，得到参数计算结果；

对所述参数计算结果以及所述眼图与模板的对比结果进行判断，得到判断结果；

根据所述判断结果生成测试报告。

优选的，所述较差的工作环境可以通过编写测试程序以使总线处于连续读写状态来实现，也可以通过增强电源对总线的干扰来实现。

优选的，所述利用示波器形成眼图具体为：所述示波器分别对起始位、停止位、重复起始位进行信号叠加。

优选的，所述信号叠加具体为：当检测到起始位后，以下一个时钟信号的上升沿作为触发，累计数据信号的波形，并将每个时钟上升沿触发到的数据信号进行叠加，直至检测到重复起始位或停止位位置，停止触发，重复上述步骤，可以得到包含一个起始位、一个比特的眼图、停止位在内的叠加后的信号图像。

优选的，所述模板根据待测试参数的标准进行设计，具体是：根据总线信号电平的噪声标准设定眼图上下要求边界，或者根据对时钟信号的抖动要求设定时钟信号的眼图模板左右边界点。

优选的，当所述得到的对比结果为眼图与模板不碰触时，则所述判断结果为Pass，当所述得到的对比结果为眼图与模板相碰触时，则具体查看所述参数计算结果，判断信号是否通过，如果通过则所述判断结果为Low Pass，否则，所述判断结果为Fail。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本发明技术方案的方法流程图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明，并且在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明采用眼图的概念，从发包、采集数据、参数计算、模板导入、结果判定及测试报告生成五个方面实现对I2C总线信号质量的量测。眼图，是将串行信号依照每个比特的波形，重复叠加形成的一个类似于“眼睛”的图像，其包含的信息非常多，已经成熟运用在高速串行信号的标准化测试中。

本发明的测试方法如图1所示，具体为：

首先，在发包过程中，针对待测平台上I2C总线的应用目的，编写测试程序，使得总线上处于连续读写状态，提供给总线最大压力，同时提供给测试更多的可捕捉样本，满足测试需求；另一方面，针对待测平台上I2C芯片的供电，以及I2C布线周边的电源层，让使用这些电源的其他功能部分也进入读写使用状态，此时可以影响到这些电源的质量，从而增强电源对I2C总线的干扰影响，使得I2C总线能够处于一个差的工作环境和工作状况下，测试结果能够代表总线信号的最差情况。

然后进行采集数据操作，在I2C总线连续读写情况下，总线上的数据和时钟均为有效状态，可以使用示波器，根据总线的实际工作频率，进行信号的叠加，使用较大的样本量形成眼图。由于I2C总线的读写中，存在起始位、停止位、重复起始位等一些特殊状态，此时的波形并不是常规的“眼图”形状，若和读写数据一同叠加，容易导致眼图散乱，无法进行结果判定的情况。因此，示波器可以分别检测起始位、停止位、重复起始位。当检测到起始位后，以下一个时钟信号的上升沿做为触发，累积数据信号的波形，并将每个时钟上升沿触发到的数据信号进行叠加，直至检测到重复起始位或停止位位置，停止触发；当检测到重复起始位或另一个起始位，继续重复上述步骤，重复叠加不同的起始位后的信号…..，重复进行，可以得到包含起始位、一个比特的眼图、停止位在内的叠加后的信号图像。同时，时钟信号可以同时叠加，形成另一个图像，代表时钟信号的质量情况。

其中，在采集数据过程，上述只是一种叠加眼图的方法，还有其他方式可以完成眼图信号的叠加，比如触发方式的变化、叠加眼图的抽取方式变化等等。

根据总线标准中要求的一些需要测量的参数，可以在采集数据的过程中，对每个波形上取规范定义的测量位置测量结果并计算，对这些样本量来说，可以得到很多的结果，从而得到参数的最大值、最小值、均值，可以形成测试结果表格，作为测试报告的一部分。使用示波器中提供的命令进行编程，可以自动实现对采集数据中的定点量测，以及对测试结果的数据统计，大样本量可以得到对信号整体情况的掌握，并能够很大程度上覆盖到最差信号的情况，提供可靠的测试结果。与预先设定好的标准规范参数值相比较，还可以在测试结果表格中，同步得出测试是否通过的判定。

其中，参数计算可以根据测试需要，增加其他分析算法，除了上述提到的最大值、最小值、均值，还可以增加其他的参数分析，比如概率、可靠度等。

按照上述操作过程后已经得到眼图以及参数计算结果，根据总线信号标准设计眼图模板，代入形成的眼图中，可以提供直观的测试结果判定，给测试工程师及相关人员提供一个直观快速的信号质量情况结果。眼图模板的设计，也是根据待测试参数的标准来进行：根据总线信号电平的噪声标准，可以设定眼图的上下要求边界；根据信号的斜率要求，可以设定眼图左右边界的斜率；根据信号的建立时间和保持时间要求，可以设定数据信号眼图模板的左右边界点；根据对时钟信号的抖动要求，可以设定时钟信号的眼图模板左右边界点。由于I2C总线根据时钟频率不同，有两个标准：频率小于100K时的标准I2C总线标准，和频率>=400K的高速I2C总线标准，因此，根据参数要求不同，可以设计两个模板，根据之前测得的时钟频率，可以自动导入对应的模板。若眼图与模板相碰触，则需要具体查看详细的测试数据。

其中，上述只描述了眼图内的模板的一些定义方法，主要涵盖时钟和数据信号的参数要求，对其他参数要求，比如起始时间、停止时间、重复起始时间等，可以在叠加图形基础上，在起始部分、停止部分增加其他模板，使模板的判定参数更多。模板还可以由测试人员自定义添加或者去除。

最后进行结果判定及测试报告生成，结果判定主要包含上述的两个方面：参数计算中得到的准确测量值，以及测量值的统计结果；眼图和模板的对比结果。其中，参数计算中得到的结果，严格按照规范定义，是测试结果的准确判断；模板涉及到信号的叠加，对结果的判断，包含有一定的余量，即若模板判定完全通过，则在标准基础上，被测试的信号还有一定的余量，信号质量比标准要求更好，为Pass，若眼图中信号紧贴着模板的边沿或者与模板的边沿稍微有一些碰触，则还需查看参数计算结果，判断信号是否通过，从而分为Low Pass和Fail两类结果。测试报告生成，利用示波器上的测试报告生成软件，可以自定义测试报告的格式，并将之前的测试数据结果和图片结果嵌入到测试报告中，补充相应的测试基本信息，自动生成完整的测试报告，方便测试结果的提交和备份留档。

本发明针对目前常规I2C总线测试方法的缺点，一方面从发包方面，增大对总线的压力和周边电源的波动干扰，能提供给总线工作的最差工作环境；另一方面在具体量测方面，采用类似眼图的概念，提高测试中的波形样本量，使用根据规范标准制作的眼图模板，快速判定测试结果，结合示波器的操作编程，可以实现自动化测试，提高测试效率，并提供可靠性更高的测试结果判定。

采用本发明的技术方案，具有如下技术效果：

1.利用示波器上的软件编程，将手动测试更改为自动化的测试，节省了测试时间，提高测试效率；

2.测试中采集的样本量比手动测试的1个信号样本多很多，测试结果更可靠，更能覆盖信号的最差情况进行测试；

3.使用眼图模板的判定方式，提供给测试工程师及其他非专业测试人员直观的测试结果，非专业测试人员更易理解；

4.针对待测平台，增强总线上的压力，增加周围电源环境的干扰，更易获得总线工作的最差环境，从而模拟出信号的最差情况，这样测试得出的数据更能涵盖设备的各种工作环境和情况。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则以内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (4)

1.一种串行总线测试方法，其特征在于，包括：

在总线处于较差的工作环境下进行发包；

采集所述发包数据，利用示波器形成眼图；

将所述眼图导入事先设计好的眼图模板，得到对比结果；

利用示波器编程对所述采集到的数据进行计算，得到参数计算结果；所述计算具体为对每个波形上取规范定义的测量位置测量结果并计算，所述参数计算结果为参数的最大值、最小值和/或均值；

对所述参数计算结果以及所述眼图与模板的对比结果进行判断，得到判断结果；所述对参数计算结果进行判断具体为将所述参数计算结果与预先设定好的标准规范参数值相比较；

根据所述判断结果生成测试报告；

所述利用示波器形成眼图具体为：所述示波器分别对起始位、停止位、重复起始位进行信号叠加；

所述信号叠加具体为：当检测到起始位后，以下一个时钟信号的上升沿作为触发，累计数据信号的波形，并将每个时钟上升沿触发到的数据信号进行叠加，直至检测到重复起始位或停止位位置，停止触发；

重复上述信号叠加步骤，直到得到包含一个起始位、一个比特的眼图、停止位在内的叠加后的信号图像。

2.如权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述较差的工作环境为通过编写测试程序以使总线处于连续读写状态来实现，或者通过增强电源对总线的干扰来实现。

3.如权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述模板根据待测试参数的标准进行设计，具体是：根据总线信号电平的噪声标准设定眼图上下要求边界，或者根据对时钟信号的抖动要求设定时钟信号的眼图模板左右边界点。

4.如权利要求1所述的测试方法，其特征在于，当所述得到的对比结果为眼图与模板不碰触时，则所述判断结果为Pass，当所述得到的对比结果为眼图与模板相碰触时，则具体查看所述参数计算结果，判断信号是否通过，如果通过则所述判断结果为Low Pass，否则，所述判断结果为Fail。