SPMI即系統電源管理接口，是專門為電源管理IC( PMIC) 設計的通信協議，常用于智能手機、平板電腦以及物聯網設備等產品中。SPMI作為連接主處理器與 PMIC 的關鍵總線，一旦出現通信故障，易引發電壓異常、功耗驟升甚至設備死機。本文將通過一個真實的實戰案例，介紹如何通過Prodigy SPMI協議分析儀查找電源管理IC通信故障，為工程師迅速查找測試問題并找到解決方案，提高項目測試效率。

一、案例背景

某電子廠商研發開發一款智能手機，該手機選用高通公司的 PMIC（型號為 PM8998），主控制器（AP）與 PMIC 之間通過 SPMI 協議進行通信，實現對手機電源的管理。調試過程中，研發工程師發現當手機進行電池快充操作，PMIC出現無響應，快充功能無法實現，同時手機系統會顯示充電故障字樣。為解決這一問題，研發團隊決定用SPMI協議分析儀對主控制器與 PMIC 之間的 SPMI 協議通信過程進行監測和分析，查找故障原因。

二、故障定位流程

（一）前期準備工作

1. 準備設備與工具

準備一臺故障測試樣機，保證樣機可以開機，可以進入快充模式。

準備一臺 SPMI 協議分析儀，保證分析儀硬件連接正常，軟件安裝正常。

準備SPMI測試探頭和連接線，用于捕獲 SPMI_CLK 和 SPMI_DATA 信號。

準備一臺電腦，用于安裝SPMI軟件，同時用于通信數據的存儲和分析處理。

2. 搭建測試環境

將測試樣機放置在穩定的工作臺上，確保樣機穩固。

將差分探頭連接到分析儀的信號輸入通道上，探針連到樣機主板上PMIC的SPMI_CLK引腳和SPMI_DATA 引腳上。

打開分析儀軟件，初始化設置分析儀。根據PMIC的 datasheet 獲悉該 PMIC的 SPMI 通信速率為100MHz，因此將分析儀的采樣率設置為 500MHz（采樣率通常設置為通信速率的 5-10 倍，以確保可以準確捕獲信號）

對樣機充電，進入快充模式，觀察 SPMI協議分析儀的控制軟件界面，確認可正常捕獲SPMI_CLK 和 SPMI_DATA 信號。

（二）SPMI 協議通信數據捕獲

1.設置數據捕獲參數

通過SPMI協議分析儀軟件設置數據捕獲的觸發條件。因故障原因在快充，故將觸發條件輸入為 “當主控制器發送快充配置命令（命令類型為 WRITE，從設備地址為 0x01，寄存器地址為 0x200）時觸發捕獲”。

設定捕獲數據時長為10秒，確保能夠捕獲到完整的快充通信過程，包括發送命令、傳輸數據以及數據接收等。

2.數據捕獲

點擊SPMI軟件的按鈕 “開始捕獲”，同時操作樣機進行快充。當主控制器發送快充配置命令時，分析儀將按照之前設定的觸發條件啟動捕獲通信數據，并把數據存儲到電腦。

數據捕獲時，觀察分析儀的控制軟件界面，監測數據捕獲的情況。如果發現信號丟失、捕獲中斷等，應停下來檢查測試連接是否正常，參數設置是否正確，排除問題再來數據捕獲。

（三）通信數據分析與故障定位

數據解析

捕獲數據后，打開SPMI協議分析儀的分析軟件，導入捕獲的數據。重點查看與快充配置命令相關的通信數據。數據發現，當主控制器發送快充配置命令WRITE 命令，從設備地址 0x01，寄存器地址 0x200，數據內容為 0x00000001后，PMIC沒有返回相應的響應幀，正常情況應是PMIC接到主控制器命令，會返回ACK響應幀，而大約100us后，主控制器重新發送了該快充配置命令，如此反復發送多次，直到主控制器超時，結果系統報出 “充電故障” 的錯誤。

錯誤碼分析

查看數據分析軟件的錯誤統計界面，發現除了PMIC無響應的情況外，還出現了少量的 CRC 錯誤。CRC 錯誤通常是由于信號傳輸過程中受到干擾，導致數據發生錯誤，PMIC在接收錯誤數據后，會丟棄該數據，并不返回響應。通過進一步分析 CRC錯誤發生的時點和通信數據，發現CRC錯誤集中在主控制器發送快充配置命令之后，這反映出在快充通信過程中，信號傳輸質量存在問題，可能與時序偏差有關。

時序分析

為了進一步分析PMIC無響應的原因，我們測量和分析SPMI協議的時序參數。在波形圖中，運用時序測量工具，測量 SPMI_CLK 信號的周期、占空比以及 SPMI_DATA 信號與 SPMI_CLK 信號之間的相位關系。

結果顯示，SPMI_CLK 信號的周期為 10ns，占空比為 50%，基本正常。相應的通信速率為 100MHz，符合設計要求。但我們觀察SPMI_DATA 信號與 SPMI_CLK 信號的相位關系發現，SPMI_DATA 信號的變化滯后于 SPMI_CLK 信號的上升沿約 2ns，超過了 PMIC datasheet 中規定的滯后時間1ns。這種時序偏差可能導致 PMIC 無法準確采樣到主控制器發送的數據，從而無法正確解析命令，最終出現無響應的情況。

故障定位

綜上，我們可以初步判斷故障點主要是兩方面：一是信號傳輸過程中有干擾，導致 CRC 錯誤，影響通信正常進行。二是主控制器與PMIC之間的SPMI_DATA 信號存在時序偏差，超過了 PMIC 的允許范圍，導致 PMIC 無法準確采樣數據。

為驗證這個判斷是否正確，我們再去檢查智能手機主板上SPMI信號的布線。發現SPMI_DATA 信號的布線長度比 SPMI_CLK 信號的布線長度長約5mm，由于信號在 PCB 板上的傳輸速度約為 150mm/ns，因此5mm的布線長度差異會導致 SPMI_DATA 信號比 SPMI_CLK 信號延遲約 0.033ns，這一延遲雖然較小，但加上主控制器和 PMIC 芯片內部的信號延遲，最終導致 SPMI_DATA 信號的滯后時間超過了 PMIC 的允許范圍。此外，在 SPMI 信號的布線附近，存在一條高速時鐘線（26MHz），該時鐘線產生的電磁干擾會對 SPMI 信號的傳輸產生影響，導致出現CRC錯誤。

三、故障驗證與解決

為了驗證時序偏差和電磁干擾是導致故障的主要原因，采取了以下驗證措施：

調整 SPMI_DATA 信號的布線長度，將其與SPMI_CLK 信號的布線長度調整為一致，并重新制作了一塊測試主板。在SPMI信號布線與高速時鐘線之間增加接地隔離帶，減少高速時鐘線對SPMI信號的電磁干擾。使用Prodigy SPMI協議分析儀對修改后的測試主板進行同樣的通信數據捕獲和分析。

測試結果顯示，修改后的測試主板在進行快充操作時，主控制器發送的快充配置命令能夠被 PMIC 準確接收和解析，PMIC能夠及時返回ACK響應幀，通信過程中沒有出現無響應和CRC 錯誤的情況，手機的快充功能能夠正常實現，系統也不再報出 “充電故障” 的提示信息。這表明之前的故障定位是準確的，通過調整 SPMI 信號的布線長度和增加接地隔離帶，成功解決SPMI 協議通信故障。

綜上所述，SPMI 協議分析儀是查找電源管理 IC 通信故障的可靠設備。實際測試場景中，研發工程師應熟練掌握其使用方法，結合SPMI協議知識，按照科學的故障排查步驟，及時正確地查找和解決SPMI協議通信故障，確保電子設備正常實現其電源管理功能，提高項目研發效率。