今天我们将通过下面两个高清视频详细介绍一下I2C/I3C/SMBUS逻辑分析仪 + 协议分析仪。

I2C/I3C/SMBUS分析仪物理连接+管理界面初步演示

管理软件详细演示 - 逻辑分析 + 协议分析

注意：1）如果使用PCIe/NVMe协议分析仪，可以直接抓取smbus命令，参见我们大概2周之前的高清视频演示《SSD带外管理I2C/I3C联合演示 - SanBlaze + SerialTek》。

2）如果使用本文介绍的独立式I2C/I3C/SMBUS协议分析仪分析NVMe SSD的smbus命令，那么需要”飞线“将CLK和DATA、GND信号印出来，然后用随机带的小夹子夹住，再将探头插入小夹子上面。当然，记得要选择”SMBUS“ decoding。参见下面示例：

I²C Logic Analyzer & Protocol Analyzer物理连接与软件演示总结

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一、概述

本次演示展示了 I²C Logic Analyzer（逻辑分析仪）与 Protocol Analyzer（协议分析仪）的硬件连接、参数配置及软件操作流程。 两者协同可实现从 信号级采样 到 协议层解析 的全链路调试，是嵌入式开发、固件调试、主从通信验证及兼容性测试的重要工具。

该方案可广泛应用于 MCU 外设验证、传感器调试、EEPROM 通信分析、NVMe SSD及 AI 加速板卡上的低速总线测试场景。

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二、物理连接与接口布局

1. 信号通道分配

   • 逻辑分析仪提供 16 路数字输入（D0–D15），每路均可采集 I²C 等低速信号。

   • I²C 总线仅需 SCL（时钟） 与 SDA（数据） 两条信号线，此外需 至少一根地线（GND） 保持信号基准一致。

   • 建议将 SCL、SDA 与地线 成组绞合，降低噪声与串扰。

   • 任意通道可用，只需在软件内正确映射为对应信号。

2. 带电接线与保护

   • I²C 属低电压、低速接口（通常 3.3 V/5 V 逻辑电平），可支持带电接入。

   • 若接入更高频信号或存在外部干扰，应使用屏蔽线或短接地回路。

3. 同步与外部触发

   • 设备提供 Trigger In/Out 与 Clock In/Out 接口，可与示波器或其他测试仪器同步采样。

   • 在复杂系统中，逻辑分析仪常作为外部触发源控制示波器启动采集。

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三、采样与存储特性

类型	参数范围	特点
数字采样率	最高 2 GSa/s	适合捕获高速边沿、低速总线细节
模拟采样率	最高 100 MSa/s	用于查看信号幅度和毛刺
存储模式	普通 / 跳变触发模式	“跳变模式”仅记录信号翻转，显著延长采样时间
门限电平	独立设置（0–7、8–15 分组）	自动模式常取波形幅值的一半
同步输入	CKI（Clock In）	保证多仪器采样一致性

⚙️ 注意：开启模拟通道时将禁用跳变存储；两者不能并行使用。

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四、逻辑分析仪（Logic Analyzer）软件操作流程

1. 初始化

   • 启动软件后进入 Logic 界面，设置采样率、采样通道、触发条件。

   • 选择是否启用“显示波形”；开启波形可直观展示信号，但占用更多内存。

2. 数据采集

   • 点击“Start”开始捕获，完成后波形显示在上方，数据时间轴可放大缩小。

   • 可手动添加书签或时间光标用于关键事件定位。

3. 协议解码

   • SCL/SDA 对应通道；

   • 地址格式（7/10 bit）；

   • 毛刺滤波时间；

   • 数据显示颜色；

   • 在“添加解码协议”菜单中选择 I²C。

   • 设置：

   • 点击“运行解码”后，I²C 事务（Start、Address、ACK、Data、Stop 等）以气泡形式叠加在波形上。

4. 分析功能

   • 光标 Δt 测量：任意两点间的时间差、周期或频率。

   • 区间解码：选定区间，仅分析某时间片段。

   • 数据查找：按地址或数据值（如 0x2E）快速定位。

   • 统计窗口：按地址或读写方向生成统计表，用于发现通信频繁的设备或异常地址。

5. 数据导出与回放

   • 可保存为专有格式（含原始采样信息）或导出 CSV/文本用于脚本分析。

   • 可重新加载上次配置文件，快速复现测试环境。

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五、协议分析仪（Protocol Analyzer）持续监控模式

1. 工作定位

   • 与逻辑分析仪不同，协议分析仪专注于长时间运行下的协议事务记录，不追求高精度波形显示。

   • 适合验证系统在数小时或数天内是否出现通信异常、掉包或无响应等问题。

2. 主要功能

   • 实时滚动显示：不断接收新事务并追加显示。

   • 文件分段保存：每约 7,000 万行数据自动生成新文件，持续采集不间断。

   • 查询过滤：按设备地址、读写方向或数据内容筛选。

   • 统计与书签：自动生成事务统计表，可添加书签标注关键信息。

   • 触发条件：支持当检测到特定命令或数据模式时暂停记录或发出提示。

3. 性能建议

   • 长期监控时建议关闭“波形显示”以减少内存占用；

   • 存储介质应为 SSD 或 NVMe 设备，以保障持续写入速度；

   • 软件内可设定自动分卷大小与轮替策略，防止磁盘写满。

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六、应用与扩展场景

应用方向	示例	分析目的
嵌入式系统开发	MCU ↔ EEPROM / Sensor	验证寄存器访问与时序规范
AI/加速卡硬件	控制器 ↔ 模块板 I²C	调试板间通信、识别初始化异常
消费电子	触控屏 / 电池管理模块	捕获唤醒信号、功耗控制协议
汽车电子	CAN / LIN 兼容模块	联合测试 I²C–CAN 桥接控制逻辑
教学与科研	通信原理实验	用于展示 I²C 协议帧结构与时序

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七、实践建议与经验总结

1. 连线规范化：信号线应尽可能短且成对绞合，减小地噪影响。

2. 触发条件优化：针对重复数据包，可设定仅在特定地址或错误状态触发采样。

3. 门限自动校准：利用自动门限算法可快速匹配不同电平标准，避免手动设置错误。

4. 综合联调：与示波器同步使用，可同时观测物理波形与协议层事务，帮助判断信号质量与逻辑正确性。

5. 数据归档：长时间测试应定期备份数据文件，防止系统缓存溢出。

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八、演示总结

本次演示的 I²C Logic & Protocol Analyzer 解决方案兼具高采样精度与协议级解析能力。 通过硬件的灵活通道分配与软件的可视化统计功能，工程师可：

• 快速建立从信号到协议的映射；

• 精确定位通信异常；

• 进行长时稳定性测试；

• 并在需要时导出数据进行脚本分析或报告生成。

该系统在嵌入式验证、硬件 bring-up、系统互操作性测试中具有显著价值，是现代电子与半导体测试环境中不可或缺的基础工具。