使用示波器观察 SD NAND 的数据信号是验证通信质量和故障排查的重要手段。以下是具体的操作步骤和注意事项:
示波器带宽要求:
探头选择:
首选 10:1 无源探头(高阻抗,减少负载效应)
高速信号(>50MHz)建议使用有源探头
触发设置:
触发源:选择对应信号通道(如 CMD/DATA0)
触发类型:边沿触发(Edge Trigger)
触发条件:设置为下降沿(Falling Edge)或上升沿(Rising Edge)
触发电平:设置为信号幅值的中间值(如 1.65V for 3.3V 信号)
探测点选择:
连接方法:
信号隔离:
SD NAND引脚 ──[100Ω]──┬── 示波器探头
│
└── 10pF电容 ── GND
频率测量:
波形质量:
上升 / 下降时间:应 < 10ns(高速模式)
占空比:理想值为 50%±5%
抖动(Jitter):测量周期抖动应 < 5%
空闲状态:
SPI 模式:空闲时 CLK 保持高电平
SDIO 模式:空闲时 CLK 保持低电平
命令帧格式:
响应分析:
R1 响应(0x01):IDLE 状态
R2 响应:CID/CSD 寄存器数据
R3 响应:OCR 寄存器数据
时序验证:
命令发送后,观察响应延迟时间
验证响应是否符合 SD 协议规范
数据帧格式:
数据起始令牌:0xFE
数据块:512 字节数据
CRC:2 字节校验码
读写操作区分:
读操作:DATA 线由 SD NAND 驱动
写操作:DATA 线由主机驱动
数据有效性:
验证数据线上的数据是否与发送 / 接收缓冲区一致
观察数据传输过程中的错误位(如 0xFF 填充)
时间轴 ──────────────────────────────────────>
CMD: 0x40 0x00 0x00 0x00 0x00 0x95 0x01
└─CMD0─┘ └──参数──┘ └CRC┘ └R1响应┘
时间轴 ──────────────────────────────────────>
CMD: CMD17 参数(块地址) R1(0x00)
DATA: ────────────────────── 0xFE ──[512字节数据]── CRC
信号振铃(Ringing):
原因:阻抗不匹配、走线过长
解决:添加串联阻尼电阻(22Ω~51Ω)
噪声干扰:
信号衰减:
原因:探头负载效应、走线损耗
解决:使用高阻抗探头,缩短探测距离
时序偏差:
原因:时钟抖动、驱动能力不足
解决:检查时钟源稳定性,增加上拉 / 下拉电阻
电源安全:
确保示波器与被测系统共地
避免探头误触相邻引脚导致短路
信号完整性:
高速信号(>50MHz)需使用差分探头
避免长接地线引入电感噪声
协议分析:
结合逻辑分析仪进行完整的协议解码
使用示波器的协议分析功能(如 SD 协议解码)
通过系统观察上述信号,可全面评估 SD NAND 的通信质量,及时发现初始化失败或数据传输错误的根源。
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