UART总线信号完整性测试

UART总线信号完整性测试
目录CONTENTS
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•信号完整性测试条件2
•UART信号完整性测试
一、信号完整性测试条件
1 单板/系统工作条件
单板/系统工作在室温条件（20℃~27℃）
单板/系统要可靠接地
单板/系统上电正常工作，各模块工作均正常，30分钟后再
开始测试
单板/系统在轻载及满载情况下均应测试
单板/系统电源稳定在额定电压±3%范围内
2 测试人员要求
<1>.熟悉逻辑电平及UART总线协议的基本知识，熟练掌握示波器的使用方法；
<2>.测试人员在测试操作仪器时必须穿戴防静电服、静电鞋和防静电帽；
<3>.在用手持握被测电路板时必须戴防静电手套；
<4>.测试人员在使用时必须要按照示波器的具体要求来操作。

3 测试手法要求
1、测试点尽量不要引飞线，非引不可也要尽量短
2、尽量减少探头探针与探头地线所构成的环路面积
3、手不要触摸测试信号
4、2个探头不能共用同一地线
5、测量时，使输入信号达到最大示波器的满刻度
6、测量时，示波器探头和电缆要远离潜在串扰源的地方
7、测试过程中，禁止在测试环境附近打电话或使用其他有强辐射的设备，避免对测试结果产生干扰
8、测量时，如果测量结果超出规格，须再次确认测试点与芯片规格，确认测量条件及测量方法无误后，更换新的PCBA板测量，若测量结果仍是Fail，则定性为Bug并与硬件/软件人员确认。

并提单至禅道Bug管理系统或Jira管理系统
4 测试设备要求
示波器及探头
<a>.为了确保测量数据的精度，应尽量采用高输入阻抗、小电容值、高带宽的有源探头和高带宽的示波器
<b>.仪器预热：
为了避免温度变化带来的误差，在测试进行前，仪器需要预热30分钟。

<c>.测量前，要校准仪器
<d>.测量前，保证测试仪器与被测试单板/系统共地
<e>.探头和示波器的带宽要超过被测信号带宽的3倍以上
<f>.示波器的采样速率至少要超过被测信号最高频率成分的2倍
<g>.建议使用示波器厂家推荐的示波器和探头组合进行测量
<h>.不允许在探头还连接着被测试电路时插拔探头
5 测试项及标准评估
根据电路原理图，遍历所有UART 总线信号，详细测试项如下表（1）~表（2）所示：
信号名称 测试项 测试位置 合格标准 TXD Vih 接收信号
宿端 IC datasheet Vil Overshoot Undershoot T 1bit 表（1）UART 总线TXD 信号测试项及标准 表（2）UART 总线RXD 信号测试项及标准
信号名称 测试项 测试位置 合格标准
RXD Vih
接收信号
宿端 IC
datasheet Vil
Overshoot Undershoot T 1bit
6 测试点选择要求
测试点一般选择信号宿端，尽量在芯片的输入管脚上测量，或者尽量靠近输入管脚
7 测试用软件
1、满足单板/系统工作在特定的功能状态、业务状态下所测到的信号才是有效信号（UART总线有通信）
2、要求有效信号能够重复出现要求
3、能够满足较长时间观察的要求
8 参考文件
1、《示波器使用操作手册》
2、《UART总线协议》
3、线路原理图、位置图及各芯片规格书
二、SPI总线信号完整性测试
1 UART总线信号质量测试
测试目的：
验证UART总线（串口）的信号质量是否符合串口通信要求，测试指标项应根据具体芯片要求制定，具体指标有TXD和RXD的低电平电压、高电平电压、上升时间、1bit时间，上过冲和下过冲。

测试仪器：
示波器
测试过程：
1.将示波器一个模拟通道分别连接TXD；设置示波器为直流耦合，触发方式，触发源选择TXD的
有效沿；
2.操作单板/整机，使得单板/整机产生UART通信，根据示波器所抓到的波形，调整示波器的时标
，在整个显示屏上显示约5~8个完整的TXD周期，并保存TXD的波形并记录指标；
3.展开时标至在显示屏上最大比例显示一个完整TXD周期波形，分别选择TXD高电平、TXD低电
平、上升时间和1bit时间，并存储波形记录指标。

4.将示波器一个模拟通道分别连接RXD；设置示波器为直流耦合，触发方式，触发源选择RXD的有
效沿；
5.操作单板/整机，使得单板/整机产生UART通信，根据示波器所抓到的波形，调整示波器的时标
，在整个显示屏上显示约5~8个完整的RXD周期，并保存RXD的波形并记录指标；
6.展开时标至在显示屏上最大比例显示一个完整RXD周期波形，分别选择RXD高电平、RXD低电平
、上升时间和1bit时间，储波形记录指标。

测试项与标准：
由于UART规范中的电气规格是按TTL接口给出，目前单板/整机中的UART接口主要是CMOS接口
，电气规格并不一致，测试的规格主要以进行UART通信的两个设备的规格要求共同约束。

以下是某产品UART总线通信，主机通过TXD（测试点在从机端）向从机发送数据；主机通过RXD
（测试点在主机端）接收从机发送过来的数据。

从波形上可直接读出指标值。

如图(1)~图(6)所示：
2 UART总线信号时序测试
因UART总线只有TXD和RXD两根线组成，其发送与接收是独立进行的，故无时序要求，只需要
在软件中配置好双方之前的波特率、校验位及停止位即可正常通信。

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TXD
信号Tr(ns) T1bit(us) Vih(V) Vil(mV) Overshoot
（mV)
Undershoot
（mV)
TXD 15.495 8.52 3.33 45.2 117 -50.3
图（1）TXD信号Tr 图（2）TXD信号T1bit
TXD
12
TXD
图（3）TXD信号波形
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信号Tr(ns) T1bit(us) Vih(V) Vil(mV) Overshoot
（mV) Undershoot （mV)
RXD 22.6 8.64 3.321 45.2 1407 -52.8
RXD
RXD
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图（4）RXD信号Tr 图（5）RXD信号T1bit
RXD
图（6）RXD信号波形
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16。