引言以太网是局域网 (LAN) 使用的一系列基于帧的计算机网络技术, 最初是施乐 PARC 于 20 世纪 70 年代开发的电气和电子工程师学会 (IEEE) 在 1980 年出版了第一个草议标准 IEEE CSMA/CD 于 1982 年获批, 国际 ISO/ IEEE 802.3

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树磐园水
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2 引言以太网是局域网 (LAN) 使用的一系列基于帧的计算机网络技术, 最初是施乐 PARC 于 20 世纪 70 年代开发的电气和电子工程师学会 (IEEE) 在 1980 年出版了第一个草议标准 IEEE CSMA/CD 于 1982 年获批, 国际 ISO/ IEEE 标准于 1984 年获批 10BASE-T 和 100BASE-TX 的流行及硬件实现成本不断下降, 使得越来越多的嵌入式系统设计采用以太网技术, 并一直作为系统级互连技术使用通过在物理层和协议层分析以太网业务, 可以了解嵌入式设计其它子系统的运行情况但是, 一个差分以太网信号中包含着地址信息控制信息数据信息和时钟信息, 很难隔离关心的事件以太网串行触发和分析选项把部分泰克示波器 ( 参见附录 A) 转换成强大的工具, 支持自动触发解码和搜索, 可以调试基于 10BASE-T 和 100BASE-TX 的系统本简要介绍了以太网的物理层和包结构, 旨在为帮助调试提供足够的细节阐述了怎样在配备以太网解码功能的示波器上设置解码阐述了怎样在配备以太网解码功能的示波器上理解串行总线数据阐述了在配有以太网分析工具的示波器上提供了哪些触发和搜索选项借助选配的串行触发和分析功能, 泰克示波器为处理以太网总线的嵌入式系统设计人员提供了强大的工具在本中, 我们使用 5 系列 MSO, 演示以太网串行总线解码和触发功能其他泰克示波器也支持以太网触发和分析如需完整的示波器列表, 请参阅使用示波器和选配软件提供串行支持 2

3 工作方式两种最常用的以太网版本是大多数个人电脑上使用的 10BASE-T 和 100BASE-TX 前面的数字表示以 Mb/s 为单位的数据速率 BASE 表示信号是基带信号, 因此没有 RF 信号调制 T 表示网络节点之间使用的局域网电缆中的双绞线以太网提供了基于分组的对等通信, 实现直接点到点通信在物理层, 10BASE-T 和 100BASE-TX 信号传送地址信息控制信息数据信息和时钟信息数据按数据字节顺序传送, 称为数据包以太网数据包可以在内部承载其它更高级的协议数据包例如, 以太网数据包可以包含互联网协议 (IP) 数据包,IP 数据包又可以包含传送控制协议 (TCP) 数据包这种复杂的信号使得分析 10BASE-T 和 100BASE-TX 波形时很难隔离关心的事件 IEEE 标准规定了以太网数据帧格式, 包含 7 个字段 : 类型前置码帧头分界符目的地址源地址长度 / 类型数据 + 填充位帧校验顺序字节前置码长 7 个字节, 由同步使用的 1 和 0 交替的码型组成起始帧分界符长一个字节, 包括交替的 1 和 0, 但末尾是两个 1 目的和源介质访问控制 (MAC) 地址都长 6 个字节, 从最有效位到最无效位顺序传送每个以太网节点被分配一个唯一的 MAC 地址, 用来指定每个数据包的目的地址和源地址长度 / 类型字段是一个长两字节的值如果长度 / 类型的十进制值 1500, 那么它表示数据字段中的数据字节数如果长度 / 类型值 >1536 (0x0600), 那么它是一个 EtherType 值, 指明了以太网帧净荷中封装的协议 ( 例如,IPv4 的 EtherType 设置成 0x0800) 数据包包含个字节如果数据长度小于 46 个字节, 那么数据字段将填充到长 46 个字节帧校验顺序是 32 位循环冗余校验 (CRC), 在目的地址源地址长度 / 类型和数据字段中提供了错误校验功能在发送每个帧后, 发射机必须发送最低 12 个字节的空闲字符, 然后才能传送下一个帧, 或者发射机必须通过反确认发送启用信号, 保持空闲状态同等数量的时间 3

4 设置 10BASE-T 以太网总线解码在泰克示波器上, 按前面板上的总线按钮, 可以把示波器输入定义为一条总线您只需输入以太网总线基本参数, 包括速度和信号类型输入通道和电压阈值, 如左图所示, 示波器就会理解通过总线传送的信息以太网总线是一种差分信号尽管示波器可以使用单端探头采集和解码总线, 但使用差分探头则可以改善信号保真度和抗噪声能力 4

5 理解以太网总线解码后的画面为构成 10BASE-T 和 100BASE-TX 的各个信号提供了更高级的综合视图, 可以简便地识别包开头和包结尾以及子包成分总线上的每个包都被解码, 值可以在总线波形中用十六进制二进制或 ASCII 显示除在总线波形上查看解码后的包数据外, 还可以在表格视图中查看所有捕获的包, 就像在软件列表中查看一样包带有时间标记, 每种成分 ( 时间目的地址源地址长度数据 FCS/CRC 误码) 用分栏方式连续列出在 5 系列 MSO 上,Results Table 视图向回链接到波形显示画面触击表格显示画面中的一行, 示波器会自动放大对应的总线信号及得到的解码后的总线波形, 显示在屏幕下方 5

触发 10BASE-T 以太网总线示波器上的自动分析功能可以配置成隔离捕获和显示总线上的特定值在本例中, 示波器设置成触发从 IP 地址 134.62.71.

6 触发 10BASE-T 以太网总线示波器上的自动分析功能可以配置成隔离捕获和显示总线上的特定值在本例中, 示波器设置成触发从 IP 地址传送到 IP 地址的 10BASE-T 以太网数据示波器可以触发下表所示的以太网包内容 6

7 搜索以太网总线串行触发特别适合隔离关心的事件, 但一旦捕获事件, 需要分析周围的数据, 那么怎么做呢? 您只需使用 Wave Inspector, 在采集的数据中自动搜索用户自定义指标, 包括串行包内容搜索选项与上一页显示的触发选项相同在本例中, 搜索设置成查找数据值 0x00, 共找到 31 个事件每个发生时点都用搜索标记突出显示您只需按示波器前面板上的 Previous ( ) 和 Next ( ) 按钮, 就可以在不同标记之间快速移动 7

8 处理 100BASE-TX 总线 100BASE-TX 总线设置与 10BASE-T 总线设置类似输入总线基本参数, 包括速度和信号类型输入通道和电压阈值, 定义 100BASE-TX 以太网总线 10BASE-T 信号有看得见的信号活动突发, 与此不同, 100BASE-TX 信号几乎一直在跳变, 因为它使用扰码, 即使在空闲状态下因此识别协议的总线触发特别重要, 即使是简单查看解码后的总线信息在这种情况下, 默认的 Trigger On Start of Frame( 触发帧头 ) 提供了稳定的显示画面 8

9 对解码后的信息增加 Results Table 视图, 提供了总线活动带时间标记的显示画面, 可以与软件列表简便对比触击 Results Table 中的一行, 示波器会自动放大对应的总线信号及得到的解码后的总线波形, 显示在屏幕下方 9

10 上面解码后的总线画面显示, 共捕获了三个总线活动突发如果想找到活动中的具体值, 可以使用 Wave Inspector 自动搜索功能, 标记每个指定的事件在本例中, 自动总线搜索配置成查找所有 Frame Check Sequence( 帧校验序列 ) 错误, 显示了 3 个事件, 位于每个总线活动突发的最后 10

11 11

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AERO • AUDIO • AUTO • AUTOMAX • COMP • EMBD • FLEX • USB • ENET产品技术资料泰克示波器一级代理商格信达科技有限公司www.testeb.com 整理提供串行触发和分析应用模块 AERO AUDIO AUTO AUTOMAX COMP EMBD FLEX USB ENET 产品技术资料主要特点自动串行触发解码和搜索选项适用于 I2C SPI CAN LIN FlexRay RS-232/422/485/UART MILSTD-1553 I2S/LJ/ RJ/T DM

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