作者丨鼎阳科技 张一慧

01

IIC信号概述

IIC（Inter-Integrated Circuit）信号的基本原理主要涉及集成电路之间的串行通信。IIC通信协议是一种简单且高效的通信接口标准，广泛应用于各种电子设备、传感器、显示器等领域。

IIC通信原理的核心在于其主从模式和两条总线线路：串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）。

主设备负责发送起始和停止信号，并控制通信的时序，而从设备则根据主设备的控制来响应。在通信开始前，主设备会发送起始信号，标志着通信的开始；通信结束后，主设备会发送停止信号。

SDA线路用于传输实际的数据信息，而SCL线路则用于同步通信的时钟信号。当总线空闲时，SDA和SCL线均为高电平。连到总线上的任一器件输出的低电平，都将使总线的信号变低，即各器件的SDA及SCL都是线“与”关系。

在进行数据传送时，IIC总线遵循特定的规则。时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定；只有在时钟线上的信号是低电平时，数据线上的电平才允许变化。这种机制确保了数据的稳定性和准确性。

总的来说，IIC信号的基本原理是通过主从模式、两条总线线路以及特定的通信规则来实现集成电路之间的串行通信。这种通信方式简单、高效且灵活，适用于各种应用场景。

02  示波器测量IIC信号原理

示波器测量IIC信号的原理主要是基于IIC信号的时序和波形特征进行捕捉、分析和解码。

首先，IIC是一种串行通信总线，它通过两根线——时钟线SCL和数据线SDA——进行数据的传输。在IIC通信中，主设备负责控制通信的起始和停止，以及时钟信号的产生，而从设备则根据主设备的控制进行数据的发送或接收。

示波器作为一种电子测量仪器，能够捕捉并显示电信号随时间变化的波形。在测量IIC信号时，示波器会连接到IIC总线的SCL和SDA线上，实时捕捉这两根线上的电压变化。

示波器测量IIC信号的关键在于准确捕捉信号的起始、数据位和结束等关键时序点。IIC信号的起始由SCL为高电平、SDA由高变低表示，而结束则由SCL为高电平、SDA由低变高表示。在数据传输过程中，SDA线上的电平变化代表着二进制数据的变化，而SCL线则提供了数据变化的同步时钟。

示波器通过内部的采样和触发机制，可以精确捕捉到这些时序点，并将捕捉到的信号波形显示在屏幕上。此外，现代示波器通常还具备解码功能，能够自动识别IIC信号的格式，并将其解码为可读的数据格式，方便用户进行分析和调试。

需要注意的是，示波器的测量精度和可靠性受到多种因素的影响，包括示波器的带宽、采样率、触发设置等。因此，在进行IIC信号测量时，需要选择合适的示波器，并正确设置其参数，以确保测量结果的准确性和可靠性。

03 解码不正确时应该怎么做？

如下图，使用SDS2074X Plus进行IIC解码时，发现解码后的数据值不正确，这段数据应是00000001，但是机器解析出来是00000011：

相同的数据在逻辑分析仪上解出来是这样的：

问题及解决方案

从上图可以看出，在箭头所指处，示波器采集到的数据刚好是在临界点的数据高电平处，所以示波器判定为1 。

但这个数据点的采集和我们数字通道的阈值也有一定的关系，比较电平不一样，绘制出来的数字通道波形也会有差别，解码的结果可能就不一样了。因此在这种情况下，可以更改数字通道阈值。

通过将阈值调高，示波器成功解码出了正确的数据结果，阈值会影响sda的时序，在高阈值情况下，sda跳变比scl晚，解码出来便是0，触发阈值不一样的情况下，sda可能会超前scl跳变，此时解码出来便是1。

总结

示波器在解码IIC信号时出现误差，可能是由多种因素引起的。以下是一些建议的排查步骤和解决方法：

1. 检查硬件连接

- 确保I²C设备的连接正确无误，包括SDA（数据线）和SCL（时钟线）的接线。

- 检查是否存在短路或断路的情况。

- 确保使用的线缆和连接器质量良好，没有损坏。

2. 检查示波器设置

- 确保示波器的采样率和带宽设置足够高，以捕获I²C信号的高频成分。

- 检查触发设置，确保能够稳定地触发到I²C信号的开始或特定事件。

- 调整垂直和水平缩放，以便更好地观察信号细节。

3. 检查信号质量

- 使用示波器观察I²C信号的波形，检查是否存在噪声、畸变或不稳定的情况。

- 如果信号质量不佳，考虑使用信号滤波器或调整信号源的输出质量。

4.检查I²C设备的工作状态：

- 确保I²C设备正常上电且处于工作状态。

- 检查设备的时钟频率和数据速率是否与示波器的设置相匹配。

5.检查解码软件或算法：

- 如果示波器使用软件解码I²C信号，确保软件版本是最新的，并且与示波器硬件兼容。

6.尝试其他方法：

- 如果示波器解码仍然存在问题，可以尝试使用逻辑分析仪或其他专门的I²C调试工具来捕获和分析信号。

综上所述，解决示波器解码I²C信号误差的问题需要综合考虑硬件连接、示波器设置、信号质量、设备工作状态以及解码软件或算法等多个方面。通过逐步排查和尝试不同的解决方法，通常可以找到问题的根源并解决它。

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关键词:鼎阳 示波器

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来 源：鼎阳硬件智库

编辑：清风

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