前言
時序圖的核心就是時間和電平的變化關系。時間從左到右,電平只有高低,通常用0和1來表示。時序圖能幫助我們理解電路中各個信號的變化,以及它們在不同時間點的狀態。通過時序圖,可以清晰地展示出數字電路的時序特性,比如信號的起始時間、持續時間、變化趨勢和變化之間的關系

大多數時序圖的分析技巧
對于大多數時序圖,我們需要掌握以下幾個技巧,幫助我們正確解讀圖中的信息:
從上到下:圖中的每一條波形線通常代表不同的信號通道或設備端口。例如,I2C通信中的SCL和SDA,SPI通信中的MOSI和MISO,GPIO控制線等。通過上下的排列,我們可以清楚看到這些信號在不同時間點的狀態。
從左到右:時間是時序圖的核心,因此圖從左到右表示時間的推進。在分析時,需要關注信號隨時間的變化,電平在不同時間段的變化會影響整個系統的行為。
進一步分析時序圖的技巧
如果時序圖有時間刻度(如0s、1s等),我們可以用它來準確判斷各電平的持續時間。若無時間刻度,則不需要關心具體的時間值,只需關注電平的持續或變化模式。
對于多條波形的時序圖,建議觀察不同信號之間的關系,識別出主從關系或者同步與異步的信號變化模式。
1、數字電路的邏輯關系
數字電路中只有0和1,分別表示低電平和高電平。時序圖通過高低電平的變化,來表達電路在不同時間點上的邏輯狀態。舉個例子,假設某條信號線的時序圖如下:

2、單個波形的時序圖怎么看?
查看單個波形時,主要考慮以下幾點:
時間長度:時序圖中通常會標出每個電平狀態的持續時間。若沒有標注,說明我們只關心電平的高低,不需要精確計算時間。
電平變化:電平從某個狀態變到另一個狀態時,有一定的過渡時間。例如,從高電平到低電平的過渡可能不會是瞬間完成的,而是會有一個過渡區域(通常用斜線或其他符號表示)。拓展知識:
物理變化:實際電平變化是一個連續的過程,并非瞬間變化。時序圖中的斜線和豎線表示電平的過渡或穩定狀態,通常沒有特別標注時,它們的含義是一樣的,代表著電平從一個狀態平滑過渡到另一個狀態。
案例一:考慮時間會標出時間長度,如果不標注時間長度,則不需要考慮時間


案例三:物理的變化,電平的變化不可能是瞬間完成的,它需要一定的過渡時間

如果沒有特別的標注,那么此處的斜線和豎線代表的含義是一樣的。
3、時序圖的電平來自哪里?
時序圖中的電平和波形數據來源通常來自具體的硬件文檔,例如:
芯片數據手冊:會詳細說明芯片各個引腳的時序特性,包括輸入輸出信號的時序要求和狀態變化。例如,某個信號線的電平如何隨著時鐘信號的變化而變化。
協議規范:如I2C、SPI等通信協議中,時序圖中電平的變化是由協議規范定義的。每種通信協議對信號的電平、時序、傳輸速率等都有明確規定。
時序圖的電平變化不僅與芯片本身的電氣特性相關,還與外部設備、環境因素以及電路的工作狀態密切相關。
4、多個波形的時序圖怎么看?
多個波形的時序圖通常用于表示在同一時間內,多個信號端口的電平變化關系。例如,I2C總線的數據傳輸過程會涉及到多個信號線(如SCL、SDA)在不同時刻的電平變化。
同步信號變化:對于I2C和SPI等協議,時序圖能展示不同信號如何在同一時刻變化。例如,I2C的時鐘(SCL)和數據(SDA)線的變化是密切關聯的,SDA的值僅在SCL為低時有效。
虛線部分:時序圖中的虛線通常表示省略的信號或波形,旨在簡化時序圖,減少不必要的復雜度。通過虛線,我們可以聚焦于主要的信號變化。
主機和從機的發送關系:時序圖還可以幫助我們分析主機和從機之間的信號傳輸關系,例如誰發起了數據傳輸、何時改變電平、如何同步等。時序圖中的波形之間的相對關系非常關鍵,能夠展示信號的傳輸順序和時序要求。
案例一:多波形圖主要用于在同一時間內,多個端口組合出的電平變換關系,例如I2c總線




5、時序圖分析示例
SPI(Serial Peripheral Interface)是一種常用的串行通信協議,通常有4個信號線:MOSI、MISO、SCK、CS。
分析SPI時序圖時,要特別注意:


I2C(Inter-Integrated Circuit)是一種兩線串行通信協議,信號線為SCL(時鐘線,用于同步傳輸)和SDA(數據線,用于數據傳輸)。
這些時序圖的分析示例可以幫助我們更好地理解不同通信協議中信號的同步和數據傳輸規則。


