用泰克示波器調(diào)試以太網(wǎng)問題

　　以太網(wǎng)是局域網(wǎng)(LAN)使用的一系列基于幀的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，最初是施樂PARC于20世紀(jì)70年代開發(fā)的。電氣和電子工程師學(xué)會(huì)(IEEE)在1980年出版了第一個(gè)草議標(biāo)準(zhǔn)。IEEE 802.3 CSMA/CD于1982年獲批，國(guó)際ISO/

　　IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)于1984年獲批。

　　10BASE-T和100BASE-TX的流行及硬件實(shí)現(xiàn)成本不斷下降，使得越來越多的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用以太網(wǎng)技術(shù)，并一直作為系統(tǒng)級(jí)互連技術(shù)使用。

　　通過在物理層和協(xié)議層分析以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，可以了解嵌入式設(shè)計(jì)其它子系統(tǒng)的運(yùn)行情況。但是，一個(gè)差分以太網(wǎng)信號(hào)中包含著地址信息、控制信息、數(shù)據(jù)信息和時(shí)鐘信息，很難隔離關(guān)心的事件。以太網(wǎng)串行觸發(fā)和分析選項(xiàng)把部分泰克示波器轉(zhuǎn)換成強(qiáng)大的工具，支持自動(dòng)觸發(fā)、解碼和搜索，可以調(diào)試基于10BASE-T和100BASE-TX的系統(tǒng)。

　　借助選配的串行觸發(fā)和分析功能，泰克示波器為處理以太網(wǎng)總線的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供了強(qiáng)大的工具。在本應(yīng)用指南中，我們使用5系列MSO，演示以太網(wǎng)串行總線解碼和觸發(fā)功能。其他泰克示波器也支持以太網(wǎng)觸發(fā)和分析。如需完整的示波器列表，請(qǐng)咨詢安泰測(cè)試。

　　工作方式：

　　兩種最常用的以太網(wǎng)版本是大多數(shù)個(gè)人電腦上使用的10BASE-T和100BASE-TX。前面的數(shù)字表示以Mb/s為單位的數(shù)據(jù)速率。BASE表示信號(hào)是基帶信號(hào)，因此沒有RF信號(hào)調(diào)制。T表示網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間使用的局域網(wǎng)電纜中的雙絞線。

　　提供了基于分組的對(duì)等通信，實(shí)現(xiàn)直接點(diǎn)到點(diǎn)通信。在物理層，10BASE-T和100BASE-TX信號(hào)傳送地址信息、控制信息、數(shù)據(jù)信息和時(shí)鐘信息。數(shù)據(jù)按數(shù)據(jù)字節(jié)順序傳送，稱為數(shù)據(jù)包。以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包可以在內(nèi)部承載其它更高級(jí)的協(xié)議數(shù)據(jù)包。例如，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包可以包含互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)數(shù)據(jù)包，IP數(shù)據(jù)包又可以包含傳送控制協(xié)議(TCP)數(shù)據(jù)包。這種復(fù)雜的信號(hào)使得分析10BASE-T和100BASE-TX波形時(shí)很難隔離關(guān)心的事件。

　　IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀格式，包含7個(gè)字段：

　　●前置碼長(zhǎng)7個(gè)字節(jié)，由同步使用的1和0交替的碼型組成。

　　●起始幀分界符長(zhǎng)一個(gè)字節(jié)，包括交替的1和0，但末尾是兩個(gè)1。

　　●目的和源介質(zhì)訪問控制(MAC)地址都長(zhǎng)6個(gè)字節(jié)，從最有效位到最無效位順序傳送。每個(gè)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)被分配一個(gè)唯一的MAC地址，用來指定每個(gè)數(shù)據(jù)包的目的地址和源地址。

　　●長(zhǎng)度/類型字段是一個(gè)長(zhǎng)兩字節(jié)的值。如果長(zhǎng)度/類型的十進(jìn)制值≤1500，那么它表示數(shù)據(jù)字段中的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。如果長(zhǎng)度/類型值>1536(0x0600)，那么它是一個(gè)EtherType值，指明了以太網(wǎng)幀凈荷中封裝的協(xié)議。(例如，IPv4的EtherType設(shè)置成0x0800)

　　●數(shù)據(jù)包包含46-1500個(gè)字節(jié)。如果數(shù)據(jù)長(zhǎng)度小于46個(gè)字節(jié)，那么數(shù)據(jù)字段將填充到長(zhǎng)46個(gè)字節(jié)。

　　●幀校驗(yàn)順序是32位循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)，在目的地址、源地址、長(zhǎng)度/類型和數(shù)據(jù)字段中提供了錯(cuò)誤校驗(yàn)功能。

　　●在發(fā)送每個(gè)幀后，發(fā)射機(jī)必須發(fā)送最低12個(gè)字節(jié)的空閑字符，然后才能傳送下一個(gè)幀，或者發(fā)射機(jī)必須通過反確認(rèn)發(fā)送啟用信號(hào)，保持空閑狀態(tài)同等數(shù)量的時(shí)間。

　　設(shè)置10BASE-T以太網(wǎng)總線解碼

　　在泰克示波器上，按前面板上的總線按鈕，可以把示波器輸入定義為一條總線。您只需輸入以太網(wǎng)總線基本參數(shù)，包括速度和信號(hào)類型、輸入通道和電壓閾值，如左圖所示，示波器就會(huì)理解通過總線傳送的信息。

　　以太網(wǎng)總線是一種差分信號(hào)。盡管示波器可以使用單端探頭采集和解碼總線，但使用差分探頭則可以改善信號(hào)保真度和抗噪聲能力。

　　理解以太網(wǎng)總線

　　解碼后的畫面為構(gòu)成10BASE-T和100BASE-TX的各個(gè)信號(hào)提供了更高級(jí)的綜合視圖，可以簡(jiǎn)便地識(shí)別包開頭和包結(jié)尾以及子包成分?？偩€上的每個(gè)包都被解碼，值可以在總線波形中用十六進(jìn)制、二進(jìn)制或ASCII顯示。

　　除在總線波形上查看解碼后的包數(shù)據(jù)外，還可以在表格視圖中查看所有捕獲的包，就像在軟件列表中查看一樣。包帶有時(shí)間標(biāo)記，每種成分（時(shí)間、目的地址、源地址、長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)、FCS/CRC、誤碼）用分欄方式連續(xù)列出。

　　在5系列MSO上，Results Table視圖向回鏈接到波形顯示畫面。觸擊表格顯示畫面中的一行，示波器會(huì)自動(dòng)放大對(duì)應(yīng)的總線信號(hào)及得到的解碼后的總線波形，顯示在屏幕下方。

　　觸發(fā)10BASE-T以太網(wǎng)總線

　　示波器上的自動(dòng)分析功能可以配置成隔離、捕獲和顯示總線上的特定值。在本例中，示波器設(shè)置成觸發(fā)從IP地址134.62.71.175傳送到IP地址

　　134.62.71.1的10BASE-T以太網(wǎng)數(shù)據(jù)。

　　示波器可以觸發(fā)下表所示的以太網(wǎng)包內(nèi)容。

　　搜索以太網(wǎng)總線

　　串行觸發(fā)特別適合隔離關(guān)心的事件，但一旦捕獲事件，需要分析周圍的數(shù)據(jù)，那么怎么做呢？您只需使用Wave Inspector，在采集的數(shù)據(jù)中自動(dòng)搜索用戶自定義指標(biāo)，包括串行包內(nèi)容。

　　搜索選項(xiàng)與上一頁顯示的觸發(fā)選項(xiàng)相同。在本例中，搜索設(shè)置成查找數(shù)據(jù)值0x00，共找到31個(gè)事件。每個(gè)發(fā)生時(shí)點(diǎn)都用搜索標(biāo)記突出顯示。您只需按示波器前面板上的Previous(←)和Next(→)按鈕，就可以在不同標(biāo)記之間快速移動(dòng)。

　　處理100BASE-TX總線

　　100BASE-TX總線設(shè)置與10BASE-T總線設(shè)置類似。輸入總線基本參數(shù)，包括速度和信號(hào)類型、輸入通道和電壓閾值，定義100BASE-TX以太網(wǎng)總線。

　　10BASE-T信號(hào)有看得見的信號(hào)活動(dòng)突發(fā)，與此不同，100BASE-TX信號(hào)幾乎一直在跳變，因?yàn)樗褂脭_碼，即使在空閑狀態(tài)下。因此識(shí)別協(xié)議的總線觸發(fā)特別重要，即使是簡(jiǎn)單查看解碼后的總線信息。在這種情況下，默認(rèn)的Trigger On Start of Frame（觸發(fā)幀頭）提供了穩(wěn)定的顯示畫面。

　　對(duì)解碼后的信息增加Results Table視圖，提供了總線活動(dòng)帶時(shí)間

　　標(biāo)記的顯示畫面，可以與軟件列表簡(jiǎn)便對(duì)比。觸擊Results Table中的一行，示波器會(huì)自動(dòng)放大對(duì)應(yīng)的總線信號(hào)及得到的解碼后的總線波形，顯示在屏幕下方。

　　上面解碼后的總線畫面顯示，共捕獲了三個(gè)總線活動(dòng)突發(fā)。如果想找到活動(dòng)中的具體值，可以使用Wave Inspector自動(dòng)搜索功能，標(biāo)記每個(gè)指定的事件。在本例中，自動(dòng)總線搜索配置成查找所有Frame Check Sequence(幀校驗(yàn)序列)錯(cuò)誤，顯示了3個(gè)事件，位于每個(gè)總線活動(dòng)突發(fā)的最后。

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