用泰克示波器调试以太网问题

　　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 802.3 CSMA/CD于1982年获批，国际ISO/

　　IEEE 802.3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。

　　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。在本应用指南中，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，请咨询安泰测试。

　　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。

　　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 802.3标准规定了以太网数据帧格式，包含7个字段：

　　●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46-1500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。

　　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。

　　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。

　　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134.62.71.175传送到IP地址

　　134.62.71.1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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

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