ZDS2022解码波形教您如何解决问题

案例分析

南京某公司在使用我们的M287-128WIArm9™核心板研发一款车载设备产品，需要使用M287-128WI核心板的串口与客户外购的车载设备对接通讯。这款外购车载设备给的串口设置参数为：波特率9600；数据位8位；停止位0；校验位无。于是客户把M287-128WI的串口配置按照以上参数进行配置，并进行通讯。但是整个通讯过程中，M287-128WI接收外购车载设备的串口数据一直出现数据丢包的情况，并多次质疑M287-128WI串口驱动存在BUG。我公司软件工程师对软件驱动进行逐一排查，但一直未找到问题的根源，于是决定上门进行支持！

解码不正确

到了现场，我们在假设软件没有BUG的情况下，那么寻找问题思路就转到外购的车载设备串口总线的实际信号，因为信号波形是数据分析的直接源头，是问题本质的反映。于是使用致远ZDS2022示波器观察外购的车载设备串口信号波形情况，在高达330Kwfms波形刷新率下，打开一键余辉功能，并没有发现异常信号，这说明串口上是没有干扰信号的，符合串口的电气规范。

接下来就是要利用ZDS2022示波器的串口协议解码功能对数据流进行分析。按照设备的资料，将ZDS2022示波器参数配置为：波特率设置为9600；数据位为8位；停止位为0；校验位为无（注意RS232 电平跟 TTL的232 电平是相反的，如果测试RS232电平，需要将电平设置为反相，需要设置为TRUE），设置结果详见图1。

图1 协议参数设置

ZDS2022示波器输入参数设置完后，会对波形自动解码。但问题来了，出现了如图2中解码的界面。很明显，图2中有一段信号ZDS2022示波器并没有有效解码，这到底是怎么回事呢？

图2 UART协议解码

分析问题

UART协议的帧包格式主要包含四个段：开始位、数据段、校验位（可有可无）和停止位。停止位的位数可以设置为1位或者2位，数据值为1。

图3 UART协议格式

外购车载设备肯定是UART协议，而且波特率确定是9600，数据位宽也是确定的，但为什么没有正确解码呢？我们先假设如图4中橙色实线框中解出来的数据是正确的，并可知解码数据包含起始位、数据位和停止位。由于该协议波特率和位宽固定，所以猜测一帧的长度大约为1ms，在图4实线框中波形后面出现一段空闲电平，然后出现一个上升沿，我们假设该上升沿后为起始位，根据猜测，一帧的长度大约为1ms，确定可能的停止位，如图4中橙黄色虚线框内波形，很明显，该停止位根本就不符合逻辑，起始位为逻辑0（表现为高电平），停止位应该为逻辑1（表现为低电平），所以该停止位是无效的，故该帧没有有效解码。同样，第二个虚线框中的协议波形也是一样，猜测可能停止位设置不符合逻辑，造成ZDS2022示波器没能有效的对波形进行解码。

图4 UART协议解码分析图

我们观察到，两个虚线框中可能的UART帧的结束位全都表现为高电平（与可能的开始位是相同的逻辑0），该特征表明可能存在一个校验位。我们假设该协议中包含一个校验位，在图4中橙色虚线框波形中，原来可能的逻辑0（表现为高电平）的停止位就变成了逻辑0的校验位，如此一来，原来的停止位就变成逻辑1（表现为低电平）了。并根据之前观察的波形特征来看，两虚线框中可能的结束位全都是逻辑0，而正好符合Space（逻辑总为0，与开始位的逻辑相同）的特征。根据假设，重新对ZDS2022示波器UART协议进行了参数设置，增加一位Space的校验位。

图5 参数设置加入校验位

当添加一位校验位后，我们得到如图6的解码界面，该UART协议已经正确解码！

图6 加入校验位后解码界面图

数据触发，再次验证

在确认串口设置（波特率9600；数据位8位；停止位0；校验位Space）后，由于ZDS2022示波器不仅具有强大的协议解码功能，同时支持21种协议触发功能。将ZDS2022协议触发设置成ON，可对协议触发参数进行设置，由于设备的帧协议已经明确标示，数据帧中会存在0xEE，0xC0开头的数据和0xCC结尾的数据，将触发模式设置为数据触发，触发数据设为0xC0。如图7所示。

图7 数据触发设置

协议触发参数设置完成后，得到图8的协议触发波形，由图可见，触发点已精确触发在0xC0处，定位迅速，十分准确！由此成功的数据触发操作，再次验证了对该协议的各种参数设置的正确性。

图8 数据触发解码界面图

解决问题

借助ZDS2022示波器强大的协议解码功能，我们已经分析清楚了设备的串口通讯的协议设置情况（波特率9600；数据位8位；停止位0；校验位Space），而非之前的提到的串口设置参数（波特率9600；数据位8位；停止位0；校验位无）。下一步是就解决i.MX28X的通讯串口驱动问题。由于i.MX28X处理器的串口外设不支持Space校验位设置，通讯过程中，驱动对校验失败的数据进行丢弃处理，因此就造成文章开头的丢数据的原因。通过驱动软件修改，抛弃串口校验功能，将原来丢弃的数据强制转发给应用程序，成功地接收了设备发送过来的串口数据。

小结

在项目软件开发过程中，经常会碰到了各种各样的通讯设备通讯失败问题，可以使用ZDS2022示波器的21种协议触发与解码功能对原始信号分析，而且21种协议触发与解码功能完全免费开放。如本文中用到UART协议分析，支持多种参数设置，不仅包括奇校验、偶校验、Mark、Space和None 这5种校验模式，还包括开始位与数据触发模式。详细的参数设置帮您精准分析协议，快速定位问题，大胆做出假设，迅速解决问题，值得信赖！

当问题解决后，您收获的不仅是体验到了ZDS2022协议触发与解码的功能的强大，更重要的是您收获了一个解决问题的推理思维！

图9 演示现场