dataTec Applikationsbericht | Dekodierung und Protokollanalyse von seriellen Bussen

Applikationsschrift :: Dekodierung und Protokollanalyse von seriellen Bussen.

Serielle Busse lassen sich mit dem PicoScope analysieren. Das Mixed-Signal-Oszilloskop wird über USB 3.0 an einem PC angeschlossen und die Auswertung erfolgt über die mitgelieferte Software.

Mit seriellen Bussen lassen sich Kosten beim Design einsparen und sie bieten einige Verbesserungen gegenüber parallelen Buskommunikationssystemen. Als erstens müssen weniger Signalleitungen auf einem PC-Board untergebracht werden, so dass die PC-Boards kostengünstiger werden. Ferner ist die Anzahl an Ein-/ Ausgangsanschlüsse jedes Bauelements geringer, so dass die Gehäuse der ICs als auch der Boards einfacher in der Konstruktion und kostengünstiger werden. Einige der Bussysteme sind differenziell ausgelegt und damit besser gegen Rauschen geschützt.

Es gibt daher eine große Anzahl an seriellen Busprotokollen bzw. -systemen, jedes optimiert für die einzelnen speziellen Betriebsbedingungen mit unterschiedlicher Komplexität, unterschiedlichen Übertragungsgeschwindigkeiten, Leistungsverbrauch, unterschiedlicher Fehlertoleranz und natürlich den Kosten.

Obwohl serielle Busse ganz unterschiedliche Vorteile bieten, können sie bei der Fehlersuche einige Probleme bereiten. Der Grund: Die übermittelten Daten, die in Datenpaketen oder -frames übertragen werden, müssen nach dem verwendeten Bussystem dekodiert werden, bevor der Anwender den Informationsfluss interpretieren bzw. kontrollieren kann. Ein manuelles Auszählen des Impulsstromes der binären Datenfolge ist viel zu sehr fehlerbehaftet und kostet unnötig viel Zeit.

Der Messtechnik-Hersteller Pico Technology bietet eine Lösung an, um die gängigsten seriellen Bussysteme zu dekodieren, damit Anwender die Vorgänge in ihren Designs aufnehmen, Programmierfehler und Timingfehler oder auch andere Signalverfälschungen erkennen oder um die Gesamtleistung des Systems optimieren bzw. verbessern zu können. Mit allen Oszilloskopen lassen sich die Busprotokolle aufnehmen; die Decodierung und Darstellung auf dem PC erledigt die Software Picoscope 6.

Wie sich die Messdaten dekodieren lassen.
Die serielle Dekodierung ist in PicoScope 6 standardmäßig integriert. Die dekodierten Daten lassen sich entweder als Graph, in einer Tabelle oder zusammen darstellen. Im Bild 1 werden die dekodierten Daten zusammen mit der analogen Kurvenform über einer gemeinsamen Zeitachse dargestellt, wobei fehlerhafte Frames in rot gekennzeichnet sind. In die Frames kann hineingezoomt werden und aufgenommene analoge Kanäle können zeitsynchron dargestellt werden, um Timing-Fehler oder Signalfehler zu identifizieren, die die Ursache von Datenfehlern darstellen. Im Tabellenformat wird die Liste der dekodierten Frames inklusive aller Daten, Flags und Identifizierungsmerkmale aufgeführt. Es lassen sich Filterbedingungen einrichten, damit nur die Frames angezeigt werden, die von Interesse sind. Oder es kann auf Frames mit spezifischen Eigenschaften gefiltert werden oder es lässt sich ein Bitmuster suchen, ab dem das Programm die Datenfolge aufzeichnen soll.

Standardmäßig dekodieren die Geräte: 1-Wire, ARINC 429, CAN, DCC, DMX512, Ethernet 10Base-T and 100Base-TX, FlexRay, I²C, I²S, LIN, PS/2, SENT (FAST / SLOW), SPI, UART (RS-232 / RS-422 / RS-485) und USB.

Erschienen: Elektronik Praxis (S. 24-26) | Sensorik & Test, April 2016
Autor: Klaus Höing, Dipl.-Ing. | Presse- und Öffentlichkeitsarbeit bei dataTec