是否有特定的方式或算法来解码协议？

Question

我正在设计一个简单的逻辑分析器，我知道解码像I2C、SPI、UART这样的协议的最好方法是类似于FPGA，但我现在想通过软件来实现它:)我是在OMAP4460 ARM处理器上运行的。

我想知道是否有一种特殊的方式来解码像I2C、SPI、UART这样的协议，或者仅仅是if()和标志作为通常的方式。

Answer 1

很多人都在做你正在做的事情，并制造自己的逻辑分析器。一些逻辑分析器和作用域能够完成您所描述的解码，包括一些具有开放源代码的软件和硬件。

我的建议是，你和其他人一起做你想做的一些或大部分事情，或者把你的努力范围缩小到尽可能窄的范围，让一些简单的事情运行起来，然后从那里建立起来。

在现有项目上的重用/协作：

如果您正在使用Arduino，您可以为它购买硬件并下载软件，包括I2C、SPI和UART支持。

http://www.arduinolab.us/

这里还介绍了另一个类似的项目：

http://www.seeedstudio.com/depot/open-workbench-logic-sniffer-p-612.html?cPath=61_68

其他人正在sump.org从事这类工作。Sump似乎提供了一个硬件和两个部分的软件解决方案--一个在用于显示的PC上，另一个在目标上捕获。之间的RS232协议似乎被其他人使用，因此如果您喜欢他们所做的，您可以跳过PC端，只需实现目标端协议。

独自行动，启动简单的

我建议，为了使您的实现尽可能容易，让用户配置尽可能多的选项，而不是试图找出它们。根据协议，用户可能选择的一些项目包括：

• 接口速度(波特率或预期时钟速率)。
• 奇偶(无，标记，空格，奇数，偶数)。
• 主从地址(Es)。
• 输入做什么功能(UART: RX，TX，可能是DSR，DTR，CTS，I2C: CLK，DATA，SPI: MISo，MOSI，CLK，SPID/SSEL0N.
• 如果任一引脚的输入可能与正常情况相反，则极性。
• 地址大小。

使用前面部分中的链接，查看Arduino和Sump人员通过查看他们的示例代码和文档来获得一些想法的方法。

我怀疑UART将是最简单的实现。发送和接收都有相同的结构，因此您可以使一个状态机实现两者，并以一个分析器通道作为其参数。您将需要抽样这不少于波特率两倍(8倍或16倍可能更好)。通常，当空闲时，线路将由电阻器拉起，然后字节(8位)的开始由一个开始位(逻辑0)发出信号，后面跟着八个数据位，然后是一个可选的奇偶校验位和一个强制停止位(逻辑1)。此位模式的时序图，分别具有奇偶校验和不奇偶校验，可在以下链接中找到：

http://www.romux.com/tutorials/embedded-system/peripherals

http://www.commfront.com/RS232_协议_分析器_监视器/RS232 232_分析器_监视器_测试仪_TUTORIAL.HTM

第一个引用还讨论了DTC和DCE约定，以及如果您将UART串行连接到TX、RX和GND之外，可能需要监视的其他事情。

您可以使用计时器轮询输入级别，可以使用状态机(如UART_IDLE、UART_START_DETECTED、UART_D0、.、UART_D7、UART_PARITY、UART_STOP和UART_RECOVER )。UART_RECOVER可能是一种在检测异常之后的状态，其中奇偶校验不应该基于计算的奇偶校验、显示逻辑0的预期停止位或在过采样范围内发生变化的开始位(或其他位)，这可能是因为噪声的影响，这种噪声与起始位一样低，但持续时间要短得多。使用多个恢复状态来计算出一定的时间，或者查找停止/空闲/开始序列可能是有益的。

I2C和SPI是同步串行协议，因此，如果您指示哪个输入是时钟，则可以对数据进行采样，如果需要，则在时钟转换时确定数据位是0还是1。您可能会显示地址、数据单词和方向(I2C主或从、读或写)或选定的设备。

Github和其他开源存储库可能已经编写了大量您需要编写的代码，而且维基百科的引用还包括一些可以修改(或至少是研究)具有很高效益的位重击代码。

http://en.wikipedia.org/wiki/I%C2%B2C

http://en.wikipedia.org/wiki/Serial_外设_接口_公共汽车

如果您从头开始编写这些代码，那么从一堆测试用例开始，这些测试用例包括主读、主写、从读、从写，最好是从规范或已知的良好实现中提取。能够循环您的硬件，甚至能够用表中的模拟输入来对状态机进行单元测试，这将加快您的调试速度，并使您在修改代码时能够快速地重新测试。

你需要更多的状态机。当然，I2C和SPI是分开的。您可能有嵌套的状态机，因为有面向位的识别和面向帧的识别。您可能会选择将事情分解，因此主要用例在代码中获得自己的解码功能。

I2C和SPI可能需要更灵活的时间安排。它们将根据时钟上的更改逐步完成一些状态转换，而另一些则基于数据中的更改，但您可能仍将使用计时器来驱动采样和状态机。异常处理将更加复杂，使用嵌套状态机会有所帮助。Grady (等人)在他的书“面向对象的设计和分析与应用程序”(第3版(c) 2007 )第5.11节中有关于状态机和嵌套状态机的很好的例子。