IIC總線測試總結

前一段時間在做板卡信號完整性測試。

信號完整性測試主要是對信號質量進行測試，觀察信號電平是否滿足門限，有無過沖、振蕩、回溝，時序是否滿足要求等。

由于在產(chǎn)品需求層面，是不會將信號質量作為一項需求提出，因此很多時候在歸檔的測試報告中只會存在功能測試報告，而是將信號完整性測試報告作為內(nèi)部公開的一份參考資料，但這并不意味著我們可以減少對信號完整性測試的重視程度，因為信號完整性測試往往能夠發(fā)現(xiàn)很多潛在的風險，比如自己在以前的測試中就遇到過低電平門限是0.8V，而測得的信號低電平也接近0.8V，雖然在功能上的驗證是正常的，但這就是一項風險項，很有可能在量產(chǎn)上市后，隨著長期運行或者環(huán)境改變，而導致故障，后來通過調整串阻阻值，降低了信號低電平，規(guī)避了風險；還有調整FPGA時序改善信號時序余量等很多由信號完整性測試發(fā)現(xiàn)解決的潛在風險項。

另外，信號完整性測試很多時候還能提前規(guī)避掉很多電磁干擾問題，減少后期整改的工作。比如過陡的邊沿或過大的過沖，有時會是輻射發(fā)射的來源；

最后，通過信號完整性測試，將所有信號都控制在器件的要求范圍內(nèi)，這也提高了器件的工作可靠性，保障其工作壽命。

綜上所述，不僅不能還應該更加重視對信號完整性的測試。

在有些公司，信號完整性測試又稱之為單元測試，這是因為信號完整性測試需要覆蓋板卡上的每一個元器件。

對于信號完整性測試的方案制定方法。個人的理解，應該關注每個器件的輸入端口，主要又分為信號電平（一般需測試高電平電壓、低電平電壓、上沖和下沖）和信號時序（一般需測試建立時間和保持時間），具體根據(jù)器件手冊制定，信號測試點也應該選擇最靠近器件輸入端口處的位置；而對于器件的輸出端口，是不需要關注的，因為這是器件自身特性所決定的。

二、IIC總線操作過程說明

對于IIC總線，自己以前很少用到，只對某塊板卡上一片預留的INTERSIL的IIC接口光傳感器寫過驅動進行功能調試。這次是第一次認真對IIC總線進行了信號完整性測試。

IIC總線由時鐘線SCL和數(shù)據(jù)線SDA組成，設備連接到總線上的輸出端為OD或OC輸出，總線電平由外部上拉電阻決定。IIC總線速率分標準模式100Kbps，快速模式400Kbps和高速模式3.4Mbps。IIC總線上最多可以掛接400pf容性負載，掛接設備數(shù)量受此限制。IIC總線的運行由主機控制，被主機尋訪的設備稱為從機，每個接到IIC總線的設備都有一個唯一的地址，以便于主機尋訪。

本次IIC信號完整性測試的其中一個器件為IIC接口的EEPROM，用作一個MCU的配置信息存儲芯片，MCU每次上電后均會去讀取配置，也可以執(zhí)行對EEPROM的配置升級操作。對于EEPROM，讀寫過程都要測試。由于進度緊張，自己未經(jīng)思考，首先在上電時，選擇在MCU的IIC接口處測試EEPROM的讀過程；然后再執(zhí)行EEPROM配置升級命令，并在EEPROM的IIC接口處測試EEPROM的寫過程。

但在測試過程中，卻越來越感覺困惑，比如時序測試中有一項tSU:DAT參數(shù)，表示START信號的建立時間，但在測試寫過程中，往往就很難捕捉到。隨著測試的進行，困惑的地方越來越多，于是自己覺得該停一停，看看究竟測試方法有沒有問題。

稍稍冷靜下，讀了下器件手冊，很快便發(fā)現(xiàn)了問題所在，自己還停留在以前測試的慣性思維中，認為讀就是數(shù)據(jù)讀出，而寫就是數(shù)據(jù)寫入，沒有對IIC總線操作過程作一思考。

對于IIC寫過程，一般而言有如下幾種情況：

圖1 IIC總線寫操作過程

分為Byte Write和Page Write，Byte Write一次寫入一個數(shù)據(jù)，Page Write一次可寫入多個數(shù)據(jù)。在未進行寫保護（WC為低時）才能進行寫操作。

對于Byte Write，分為以下幾個過程：

1、由主設備發(fā)出START信號；

2、由主設備發(fā)出DEV SEL信號，DEV SEL為從設備的識別碼，一般由7位組成，高四位為每類IIC設備特有，低三位通過從設備外部引腳配置得到，如圖2所示的E2、E1、E0三個引腳；

圖2 IIC設備引腳圖

3、主設備在發(fā)出DEV SEL信號后，需繼續(xù)發(fā)出一位“讀/寫控制位(R/W)”，以表示接下來執(zhí)行的是何種操作。此時該位應置為低（寫操作）；

4、從設備進行ACK應答，為低電平；

5、主設備發(fā)出Byte addr信號，即要將數(shù)據(jù)寫入到從設備的單元地址，圖中所示為16位地址帶寬，主設備每發(fā)出8位地址，從設備進行一次ACK應答；

6、主設備寫入8位數(shù)據(jù)，從設備應答，之后主設備發(fā)出STOP信號，結束此次寫操作。

對于Page Write，其過程與Byte Write基本一致，僅僅是其在寫入多個數(shù)據(jù)后，才由主設備控制發(fā)出STOP信號，結束寫操作。

對于IIC讀過程，一般而言有如下幾種情況：

圖3 IIC總線讀操作過程

分為Current Address Read、Random Address Read、Sequential Current Read、Sequential Random Read。后兩種讀模式與前兩種讀模式的區(qū)別僅僅在于后兩種是一次讀出多個數(shù)據(jù)，因此不作累述。