Triggering e decodifica dei bus basati su Manchester e NRZ

Molte interfacce seriali utilizzano la codifica Manchester o senza ritorno a zero (NRZ). Gli oscilloscopi offrono in genere opzioni software dedicate per il debugging e il test delle interfacce di comunicazione per standard comuni come I2C, UART o CAN. L'opzione R&S®RTx-K50 espande la gamma indirizzabile di standard di interfaccia aggiungendo la capacità di decodifica per bus codificati Manchester o NRZ standardizzati e proprietari. Permette una configurazione personalizzabile della struttura del protocollo che deve essere decodificato.

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Attività da eseguire

Quando si sviluppano circuiti e sistemi elettronici, i progettisti devono verificare la corretta comunicazione sul bus. Si tratta di un'attività tipicamente svolta in due fasi. Per prima cosa la qualità del segnale viene controllata tramite un test visivo per identificare qualsiasi problema di integrità della comunicazione seriale o irregolarità sporadiche come glitch o runt. In una seconda fase, lo sviluppatore controlla la correttezza del contenuto dei dati. Per i bus standardizzati come CAN o SPI, il contenuto è tipicamente analizzato con un software di decodifica del bus dedicato che lavora sull'oscilloscopio. Questo software visualizza i dati decodificati in relazione temporale con la forma d'onda acquisita e indica anche gli elementi errati del protocollo, come gli errori CRC e le intestazioni errate. Tale software permette di effettuare un test molto efficiente dell'interfaccia di comunicazione. Per verificare le interfacce che utilizzano standard di comunicazione che non hanno un'opzione di decodifica disponibile, come Profibus PA o MVB, o che utilizzano implementazioni di protocollo proprietario, è possibile solo la decodifica manuale. Tale attività è soggetta a errori e richiede molto tempo.

Soluzione Rohde & Schwarz

L'opzione R&S®RTx-K50 per gli oscilloscopi R&S®RTP, R&S®RTO e R&S®RTE fornisce la decodifica automatica dei protocolli di comunicazione Manchester e NRZ arbitrari. La decodifica è basata su una struttura di protocollo definita dall'utente. L'utente beneficia della decodifica automatica, riducendo notevolmente il tempo necessario per il test dell'interfaccia. La tabella elenca alcuni degli standard di comunicazione e le caratteristiche di implementazione supportate dall'opzione R&S®RTx-K50.

Selezione di standard di comunicazione e caratteristiche di comunicazione proprietarie

Codifica	Standard di comunicazione
Manchester	MVB, DALI, Profibus PA, Foundation Fieldbus H1
Manchester proprietario	fino a 2 Gbit/s, violazioni alte e basse, bifase, a tre stati, Manchester I e II
NRZ	Profibus DP
NRZ proprietario	fino a 5 Gbit/s, sincronizzato, non sincronizzato

Formato di codifica Manchester dello standard Profibus PA

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Formato di codifica Manchester dello standard Profibus PA

Applicazione

Configurazione del bus

Per abilitare la decodifica, i telegrammi devono essere configurati secondo le specifiche. L'approccio è spiegato di seguito sulla base dell'esempio del protocollo Profibus PA codificato Manchester. Il diagramma seguente mostra la codifica dei telegrammi di questo standard di comunicazione.

La decodifica corretta di questo bus può essere configurata al meglio in due fasi:

Configurazione della decodifica del protocollo: impostare lo standard di codifica corretto, la polarità del bus corretta, la soglia di decodifica e il bit rate. Con una configurazione adeguata, i telegrammi sono decodificati correttamente con bit non descritti (Figg. 1 e 2)
Configurazione del frame del protocollo: definire le singole celle di protocollo. Il Profibus PA inizia con un preambolo e un delimitatore di inizio (vedere diagramma seguente). Se lo si definisce nella finestra di dialogo del formato del frame, si vede il risultato in Fig. 3. Le possibili definizioni delle celle del frame sono elencate nella tabella sottostante.

Possibili definizioni di frame

Descrizione
Array di celle fisse
Array di celle variabili
Cella fissa, ad esempio per un ID fisso del frame
Violazione codice Manchester H, L (rimane alto, basso), invertita per Manchester II

Fig. 1: Configurazione dell'opzione di decodifica del protocollo.

Fig. 2: Decodifica del protocollo con bit non descritti.

Fig. 3: Finestra di dialogo del frame di protocollo con frame Profibus PA parzialmente definito (preambolo, delimitatore di inizio). Le parti rimanenti del telegramma non sono ancora descritte nella finestra di dialogo del frame.

Fig. 1: Configurazione dell'opzione di decodifica del protocollo.

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Fig. 2: Decodifica del protocollo con bit non descritti.

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Fig. 3: Finestra di dialogo del frame di protocollo con frame Profibus PA parzialmente definito (preambolo, delimitatore di inizio). Le parti rimanenti del telegramma non sono ancora descritte nella finestra di dialogo del frame.

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Codifica Manchester e NRZ

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Codifica Manchester e NRZ

Codifica Manchester e NRZ

La codifica Manchester è un codice di linea in cui la codifica di ogni bit di dati ha almeno una transizione. Di conseguenza, i bus codificati Manchester non hanno componenti CC e sono autosincronizzati. Al contrario, nella codifica NRZ uno stato è rappresentato da una condizione significativa come una tensione positiva, l'altro stato da un'altra condizione come una tensione negativa. I bus codificati NRZ non hanno uno stato di riposo e potrebbero aver bisogno di meccanismi di clock aggiuntivi o di un clock separato.

Per impostare il trigger basato su Profibus PA, operare come segue: aprire il menu di trigger e selezionare il canale e scegliere le condizioni di trigger che sono appropriate alla situazione specifica. Gli eventi di trigger disponibili sono l'inizio del frame e il triggering su un pattern di telegramma specifico (Fig. 4)

Il debugging può essere ulteriormente semplificato con la tabella di decodifica che fornisce una panoramica completa di tutti i telegrammi decodificati. L'opzione R&S®RTx-K50 permette una configurazione rapida ed efficiente della decodifica del bus di bus arbitrari codificati Manchester o NRZ con gli oscilloscopi R&S®RTP, R&S®RTO e R&S®RTE.

Fig. 4: Finestra di dialogo dell'impostazione del trigger che mostra la capacità di trigger del pattern seriale impostata per un trigger specifico nel campo dati del telegramma Profibus PA.

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Fig. 4: Finestra di dialogo dell'impostazione del trigger che mostra la capacità di trigger del pattern seriale impostata per un trigger specifico nel campo dati del telegramma Profibus PA.

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