用泰克示波器調試以太網問題

　　以太網是局域網(LAN)使用的一系列基于幀的計算機網絡技術，最初是施樂PARC于20世紀70年代開發的。電氣和電子工程師學會(IEEE)在1980年出版了第一個草議標準。IEEE 802.3 CSMA/CD于1982年獲批，國際ISO/

　　IEEE 802.3標準于1984年獲批。

　　10BASE-T和100BASE-TX的流行及硬件實現成本不斷下降，使得越來越多的嵌入式系統設計采用以太網技術，并一直作為系統級互連技術使用。

　　通過在物理層和協議層分析以太網業務，可以了解嵌入式設計其它子系統的運行情況。但是，一個差分以太網信號中包含著地址信息、控制信息、數據信息和時鐘信息，很難隔離關心的事件。以太網串行觸發和分析選項把部分泰克示波器轉換成強大的工具，支持自動觸發、解碼和搜索，可以調試基于10BASE-T和100BASE-TX的系統。

　　借助選配的串行觸發和分析功能，泰克示波器為處理以太網總線的嵌入式系統設計人員提供了強大的工具。在本應用指南中，我們使用5系列MSO，演示以太網串行總線解碼和觸發功能。其他泰克示波器也支持以太網觸發和分析。如需完整的示波器列表，請咨詢安泰測試。

　　工作方式：

　　兩種最常用的以太網版本是大多數個人電腦上使用的10BASE-T和100BASE-TX。前面的數字表示以Mb/s為單位的數據速率。BASE表示信號是基帶信號，因此沒有RF信號調制。T表示網絡節點之間使用的局域網電纜中的雙絞線。

　　提供了基于分組的對等通信，實現直接點到點通信。在物理層，10BASE-T和100BASE-TX信號傳送地址信息、控制信息、數據信息和時鐘信息。數據按數據字節順序傳送，稱為數據包。以太網數據包可以在內部承載其它更高級的協議數據包。例如，以太網數據包可以包含互聯網協議(IP)數據包，IP數據包又可以包含傳送控制協議(TCP)數據包。這種復雜的信號使得分析10BASE-T和100BASE-TX波形時很難隔離關心的事件。

　　IEEE 802.3標準規定了以太網數據幀格式，包含7個字段：

　　●前置碼長7個字節，由同步使用的1和0交替的碼型組成。

　　●起始幀分界符長一個字節，包括交替的1和0，但末尾是兩個1。

　　●目的和源介質訪問控制(MAC)地址都長6個字節，從最有效位到最無效位順序傳送。每個以太網節點被分配一個唯一的MAC地址，用來指定每個數據包的目的地址和源地址。

　　●長度/類型字段是一個長兩字節的值。如果長度/類型的十進制值≤1500，那么它表示數據字段中的數據字節數。如果長度/類型值>1536(0x0600)，那么它是一個EtherType值，指明了以太網幀凈荷中封裝的協議。(例如，IPv4的EtherType設置成0x0800)

　　●數據包包含46-1500個字節。如果數據長度小于46個字節，那么數據字段將填充到長46個字節。

　　●幀校驗順序是32位循環冗余校驗(CRC)，在目的地址、源地址、長度/類型和數據字段中提供了錯誤校驗功能。

　　●在發送每個幀后，發射機必須發送最低12個字節的空閑字符，然后才能傳送下一個幀，或者發射機必須通過反確認發送啟用信號，保持空閑狀態同等數量的時間。

　　設置10BASE-T以太網總線解碼

　　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。您只需輸入以太網總線基本參數，包括速度和信號類型、輸入通道和電壓閾值，如左圖所示，示波器就會理解通過總線傳送的信息。

　　以太網總線是一種差分信號。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保真度和抗噪聲能力。

　　理解以太網總線

　　解碼后的畫面為構成10BASE-T和100BASE-TX的各個信號提供了更高級的綜合視圖，可以簡便地識別包開頭和包結尾以及子包成分?？偩€上的每個包都被解碼，值可以在總線波形中用十六進制、二進制或ASCII顯示。

　　除在總線波形上查看解碼后的包數據外，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。包帶有時間標記，每種成分（時間、目的地址、源地址、長度、數據、FCS/CRC、誤碼）用分欄方式連續列出。

　　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，示波器會自動放大對應的總線信號及得到的解碼后的總線波形，顯示在屏幕下方。

　　觸發10BASE-T以太網總線

　　示波器上的自動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，示波器設置成觸發從IP地址134.62.71.175傳送到IP地址

　　134.62.71.1的10BASE-T以太網數據。

　　示波器可以觸發下表所示的以太網包內容。

　　搜索以太網總線

　　串行觸發特別適合隔離關心的事件，但一旦捕獲事件，需要分析周圍的數據，那么怎么做呢？您只需使用Wave Inspector，在采集的數據中自動搜索用戶自定義指標，包括串行包內容。

　　搜索選項與上一頁顯示的觸發選項相同。在本例中，搜索設置成查找數據值0x00，共找到31個事件。每個發生時點都用搜索標記突出顯示。您只需按示波器前面板上的Previous(←)和Next(→)按鈕，就可以在不同標記之間快速移動。

　　處理100BASE-TX總線

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

　　10BASE-T信號有看得見的信號活動突發，與此不同，100BASE-TX信號幾乎一直在跳變，因為它使用擾碼，即使在空閑狀態下。因此識別協議的總線觸發特別重要，即使是簡單查看解碼后的總線信息。在這種情況下，默認的Trigger On Start of Frame（觸發幀頭）提供了穩定的顯示畫面。

　　對解碼后的信息增加Results Table視圖，提供了總線活動帶時間

　　標記的顯示畫面，可以與軟件列表簡便對比。觸擊Results Table中的一行，示波器會自動放大對應的總線信號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，共捕獲了三個總線活動突發。如果想找到活動中的具體值，可以使用Wave Inspector自動搜索功能，標記每個指定的事件。在本例中，自動總線搜索配置成查找所有Frame Check Sequence(幀校驗序列)錯誤，顯示了3個事件，位于每個總線活動突發的最后。

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