SPI SCLK: Wie sollte er auf dem Oszilloskop aussehen?

SPI wird typischerweise mit 1–20 MHz Taktfrequenz betrieben. Beginne damit, das Oszilloskop auf 2 Mikrosekunden pro Division und 2V pro Division einzustellen. Setze den Trigger auf Edge-Modus, um bei der halben Versorgungsspannung zu triggern (z.B. 1,65V bei 3,3V Versorgungsspannung). Das folgende Beispiel zeigt SPI mit 1 MHz bei einer Versorgungsspannung von 3,3V:

Beginne immer mit der Messung von SCLK, um sowohl einen gültigen Takt als auch die korrekte Messkonfiguration zu verifizieren. Das Signal sollte immer so aussehen:

Der erste zu prüfende Aspekt ist, dass SCLK weitgehend symmetrisch sein sollte (50% Tastverhältnis) und während der gesamten SPI-Datenübertragung kontinuierlich laufen sollte. Die Frequenz sollte sich während einer einzelnen SPI-Übertragung typischerweise nicht ändern.

SPI toleriert einen gewissen Überschwinger. Bei Signalintegritätsproblemen kann man in der Regel einfach die Taktfrequenz reduzieren. Um die Signalintegrität genauer zu untersuchen, zoome heran, bis nur noch ein einzelner Taktzyklus sichtbar ist.

Der in unserem Beispiel sichtbare Überschwinger ist völlig in Ordnung. Worauf man hier achten sollte: Beide Flanken (steigend und fallend) sollten einigermaßen steil sein und die 0- und 1-Bits sollten klar erkennbar sein.

Bezüglich Überschwinger/Unterschwinger gilt als Faustregel: Während des 1-Bits sollte die Spannung nie kleiner als das 0,8-fache der Einschwingspannung (steady-state voltage) des 1-Bits sein (siehe unten rote und blaue Marker):

Entsprechend sollte während des 0-Bits die Spannung nie kleiner als das 0,2-fache der Einschwingspannung des 1-Bits sein.

Beachte, dass nicht nur das PCB die Signalintegrität beeinflusst – auch die Messkonfiguration (Oszilloskop & Tastkopf) hat einen gewissen Einfluss.