Triggerung und Decodierung von Manchester- und NRZ-basierten Bussen

Ihre Anforderung

Bei der Entwicklung von elektronischen Schaltungen und Systemen testen Ingenieure die einwandfreie Buskommunikation. Dies geschieht normalerweise in zwei Schritten. Zuerst wird die Signalqualität über ein Augentest geprüft, um jegliche Probleme in Bezug auf die serielle Integrität oder sporadisch auftretende Unregelmäßigkeiten wie Störspitzen oder Zwergimpulse zu identifizieren. In einem zweiten Schritt prüft der Entwicklungsingenieur die Dateninhalte auf Korrektheit. Bei standardisierten Bussen wie CAN oder SPI wird der Inhalt üblicherweise mit einer dedizierten Busdecoder-Software analysiert, die auf dem Oszilloskop läuft. Diese Software zeigt die decodierten Daten zeitkorreliert mit der aufgezeichneten Wellenform an und weist zudem auf fehlerhafte Protokollelemente wie CRC-Fehler und falsche Header hin. Derartige Software ermöglicht äußerst effizientes Testen von Kommunikationsschnittstellen. Um Schnittstellen zu testen, die Kommunikationsstandards nutzen, für die keine Decodierungsoption verfügbar ist – beispielsweise Profibus PA oder MVB – oder die proprietäre Protokollimplementierungen verwenden, muss man aus Mangel an Alternativen auf eine manuelle Decodierung zurückgreifen. Diese ist fehleranfällig und zeitaufwendig.

Lösung von Rohde & Schwarz

Die Option R&S®RTx-K50 für die R&S®RTP, R&S®RTO und R&S®RTE Oszilloskope bietet eine automatische Decodierung von beliebigen Manchester- und NRZ-Kommunikationsprotokollen. Die Decodierung basiert auf einer benutzerdefinierten Protokollstruktur. Der Anwender profitiert von automatischer Decodierung, so dass sich der zeitliche Aufwand für Schnittstellentests signifikant reduziert. In der Tabelle sind einige der Kommunikationsstandards und Implementierungseigenschaften aufgelistet, die durch die Option R&S®RTx-K50 unterstützt werden.

Auswahl von Kommunikationsstandards und proprietärer Kommunikationseigenschaften

Applikation

Buskonfiguration

Um die Decodierung zu ermöglichen, müssen die Telegrammrahmen gemäß der Spezifikation konfiguriert werden. Der Ansatz wird im Folgenden anhand eines Beispiel für das Manchester-codierte Profibus-PA-Protokoll erläutert. Das Diagramm unten zeigt die Telegramm-Codierung dieses Kommunikationsstandards.

Eine korrekte Decodierung dieses Busses lässt sich am besten in zwei Schritten konfigurieren:

• Konfiguration der Protokolldecodierung: Wählen Sie den korrekten Codierungsstandard, die korrekte Buspolarität sowie den Decodierungs-Schwellenwert und die Bitrate. Mit einem geeigneten Messaufbau werden die Telegramme korrekt mit unbeschriebenen Bits decodiert (Abb. 1 und 2)
• Einrichtung des Protokollrahmens: Definieren Sie die einzelnen Protokollzellen. Profibus PA startet mit einer Präambel und einem Starttrennzeichen (siehe Diagramm unten). Wenn Sie dies im Rahmenformatdialog definieren, sehen Sie ein Ergebnis wie in Abb. 3. Die möglichen Rahmenzellendefinitionen sind in der Tabelle unten aufgelistet.

Mögliche Rahmendefinitionen

Manchester- und NRZ-Codierung

Die Manchester-Codierung ist ein Leitungscode, bei dem die Codierung jedes Datenbits mindestens eine Flanke hat. Demzufolge haben Manchester-codierte Busse keinen Gleichstromanteil und sind selbstsynchronisierend. Im Gegensatz dazu wird bei der NRZ-Codierung der eine Zustand durch eine aussagekräftige Bedingung wie eine positive Spannung repräsentiert, der andere Zustand durch eine andere Bedingung wie eine negative Spannung. NRZ-codierte Busse haben keinen Ruhezustand and benötigen zusätzliche Taktmechanismen oder ein separates Taktsignal.

Um eine Profibus-PA-basierte Triggerung einzurichten, gehen Sie wie folgt vor: Öffnen Sie das Trigger-Menü und wählen Sie den Kanal sowie die für Ihre spezielle Situation geeigneten Trigger-Bedingungen. Mögliche Trigger-Ereignisse sind „Start of Frame“ und die Triggerung auf ein bestimmtes Telegrammmuster (Abb. 4)

Die Fehlersuche kann mit der Decodierungstabelle, die einen vollständigen Überblick über sämtliche decodierten Telegramme vermittelt, weiter vereinfacht werden. Die Option R&S®RTx-K50 ermöglicht eine schnelle und effiziente Konfiguration der Busdecodierung für beliebige Manchester- oder NRZ-codierte Busse mit den R&S®RTP, R&S®RTO und R&S®RTE Oszilloskopen.