探索DS3100DK：Stratum 3/3E定時(shí)卡IC的理想評(píng)估工具

在電子工程領(lǐng)域，精準(zhǔn)的時(shí)鐘信號(hào)是許多系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。DS3100DK作為DS3100 Stratum 3/3E定時(shí)卡IC的演示和評(píng)估套件，為工程師們提供了一個(gè)便捷且高效的測(cè)試和開(kāi)發(fā)平臺(tái)。今天，我們就來(lái)深入了解一下這個(gè)套件的各個(gè)方面。

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一、套件概述

DS3100DK是一款易于使用的演示和評(píng)估套件，專為DS3100 Stratum 3/3E定時(shí)卡IC設(shè)計(jì)。它具有以下顯著特點(diǎn)：

1. 信號(hào)完整性：采用表面貼裝的DS3100和精心設(shè)計(jì)的布局，確保了最大的信號(hào)完整性。
2. 便捷配置：板載的Maxim 8051兼容微控制器和配套軟件，讓用戶可以通過(guò)個(gè)人計(jì)算機(jī)輕松進(jìn)行配置和狀態(tài)寄存器的訪問(wèn)。
3. 直觀指示：板上的LED指示燈清晰地顯示中斷、電源功能和GPIO狀態(tài)。
4. 豐富接口：提供BNC和bantam連接器用于復(fù)合時(shí)鐘和BITS接口，單端和LVDS時(shí)鐘可通過(guò)SMB連接器訪問(wèn)，所有LED和連接器都有絲印標(biāo)簽，方便識(shí)別相關(guān)信號(hào)。

二、套件內(nèi)容

DS3100DK套件包含以下內(nèi)容：

1. DS3100DK PCB：核心電路板，集成了DS3100及相關(guān)電路。
2. CD - ROM：包含DS3100軟件、初始化文件、DS3100DK和DS3100的數(shù)據(jù)手冊(cè)以及DS3100 Rev A2勘誤表。

三、硬件布局與接口

1. 板載布局

DS3100位于電路板中心，輸入時(shí)鐘SMB連接器位于板的頂部邊緣，輸出時(shí)鐘連接器位于底部邊緣。在輸入時(shí)鐘連接器和DS3100之間，預(yù)留了多種本地振蕩器的焊盤(pán)，從小型廉價(jià)的TCXO到大型高性能的OCXO都能適配。電路板右側(cè)從上到下依次是電源連接器、DC - DC轉(zhuǎn)換器、電源指示燈LED、復(fù)位按鈕、串行連接器和USB連接器。板載的DS87C520微控制器位于USB連接器附近。電路板左側(cè)則是DS3100內(nèi)置的BITS（DS1/E1/2048kHz）和復(fù)合時(shí)鐘（64kHz）接收器和發(fā)射器的連接器和變壓器。

2. 輸入輸出時(shí)鐘接口

• 輸入時(shí)鐘：頂部有13個(gè)SMB連接器（IC1–IC4, IC7–IC14, SYNC2K）提供單端時(shí)鐘輸入，4個(gè)SMB連接器（IC5P, IC5N, IC6P, IC6N）提供差分時(shí)鐘輸入。所有輸入時(shí)鐘都通過(guò)50Ω特性阻抗走線連接到DS3100，并在設(shè)備端進(jìn)行50Ω端接。
• 輸出時(shí)鐘：底部有8個(gè)SMB時(shí)鐘輸出連接器（OC1–OC5, OC9, OC10, OC11）提供單端時(shí)鐘輸出，4個(gè)SMB連接器（OC6P, OC6N, OC7P, OC7N）提供差分時(shí)鐘輸出。所有單端時(shí)鐘輸出在DS3100處進(jìn)行緩沖，并通過(guò)50Ω特性阻抗走線連接到SMB連接器。

3. 跳線、引腳和開(kāi)關(guān)設(shè)置

• 跳線：JMP1到JMP4用于設(shè)置DS3100的四個(gè)GPIO引腳輸入。安裝跳線時(shí)，對(duì)應(yīng)的GPIO輸入為高電平；不安裝跳線時(shí)，GPIO引腳默認(rèn)低電平。LED DS5–DS8用于指示GPIO引腳的邏輯電平。
• 開(kāi)關(guān)：SW7到SW9分別設(shè)置SONSDH、SRCSW和MASTSLV引腳的高低電平。
• 引腳：J1和J2分別提供對(duì)BITS1和BITS2成幀器信號(hào)的訪問(wèn)；J51提供對(duì)DS3100的JTAG端口的訪問(wèn)；J15根據(jù)開(kāi)關(guān)SW6的位置提供與主或從板的接口。

4. 復(fù)合時(shí)鐘接口

Bantam插孔J89和J90通過(guò)2:1變壓器提供對(duì)復(fù)合時(shí)鐘輸入IC1A和IC2A的訪問(wèn)。跳線JMP7和JMP6分別配置IC1A和IC2A的端接。Bantam插孔J117通過(guò)1:1變壓器提供與OC8復(fù)合時(shí)鐘輸出的接口。跳線JMP8、JMP9和JMP10提供不同的衰減配置。

5. BITS接口

BITS1 DS1/E1 LIU使用bantam連接器J85和J55或BNC連接器J83和J57進(jìn)行發(fā)送和接收接口；BITS2 LIU使用bantam連接器J86和J56或BNC連接器J84和J58進(jìn)行發(fā)送和接收。每個(gè)BITS收發(fā)器都有一個(gè)雙變壓器封裝。

6. 微控制器

DS87C520微控制器在片上非易失性存儲(chǔ)器中預(yù)裝了固件，該固件將來(lái)自RS - 232串行端口或USB端口的內(nèi)存訪問(wèn)請(qǐng)求轉(zhuǎn)換為對(duì)DS3100的寄存器訪問(wèn)。啟動(dòng)時(shí)，微控制器會(huì)點(diǎn)亮DS16以指示其正常工作。板上中間右側(cè)的復(fù)位按鈕SW5可同時(shí)復(fù)位微控制器和DS3100。

7. 電源供應(yīng)

套件包含的國(guó)際電源可連接到插孔J3為電路板供電，也可以將5V實(shí)驗(yàn)室電源連接到紅色（J13）和黑色（J19）香蕉插孔。5V輸入經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)后變?yōu)?.3V和1.8V，并分配給電路板組件。

四、硬件基本設(shè)置

使用DS3100DK的快速設(shè)置步驟如下：

1. 將開(kāi)關(guān)SW6置于“MAS”位置。
2. 將開(kāi)關(guān)SW9（MASTSLV）置于“1”（主）位置。
3. 將開(kāi)關(guān)SW8（SRCSW）置于“0”（正常操作）位置。
4. 將開(kāi)關(guān)SW7（SONSDH）設(shè)置為“1”。
5. USB通信：
   • 通過(guò)放置跳線連接JMP62和JMP63的中間和右側(cè)引腳來(lái)配置電路板進(jìn)行USB通信。
   • 將USB電纜連接到DS3100DK的USB連接器和主機(jī)計(jì)算機(jī)的可用USB端口。
6. 串行通信：
   • 通過(guò)放置跳線連接JMP62和JMP63的左側(cè)和中間引腳來(lái)配置電路板進(jìn)行串行通信。
   • 將標(biāo)準(zhǔn)DB - 9串行電纜連接到DS3100DK的串行端口連接器和主機(jī)計(jì)算機(jī)的可用串行端口（注意使用標(biāo)準(zhǔn)直連電纜）。
7. 將適當(dāng)?shù)慕涣麟娫床孱^連接到套件中的國(guó)際電源。
8. 將電源插入交流電源插座，并將電源的直流輸出連接到連接器J3。

此時(shí)，電源指示燈LED DS1–DS4應(yīng)亮起綠色，微控制器狀態(tài)LED DS16也應(yīng)亮起綠色，SRFAIL LED DS9應(yīng)亮起紅色。

五、USB驅(qū)動(dòng)安裝

當(dāng)首次使用USB電纜將DS3100DK連接到PC時(shí)，Windows會(huì)自動(dòng)檢測(cè)到板上的USB - 串行轉(zhuǎn)換器IC，并啟動(dòng)“找到新硬件向?qū)А薄０凑找韵虏襟E安裝驅(qū)動(dòng)：

1. 在向?qū)У牡谝粋€(gè)屏幕中，選擇“從列表或指定位置安裝”并點(diǎn)擊“下一步”。
2. 在第二個(gè)屏幕中，選擇“在這些位置搜索最佳驅(qū)動(dòng)程序”，勾選“包括此位置在搜索范圍內(nèi)”，并瀏覽到DS3100DK CD - ROM或下載的ZIP文件中的“USB”目錄，然后點(diǎn)擊“下一步”。
3. 點(diǎn)擊“完成”。
4. 當(dāng)“找到新硬件向?qū)А痹俅螁?dòng)時(shí)，重復(fù)上述步驟。

驅(qū)動(dòng)安裝完成后，每當(dāng)DS3100DK板連接到PC的USB端口時(shí)，Windows操作系統(tǒng)會(huì)將USB - 串行轉(zhuǎn)換器IC識(shí)別為一個(gè)額外的COM端口，DS3100DK軟件會(huì)自動(dòng)在主窗口左上角的“PORT”選擇組合框中列出該COM端口。

六、軟件安裝與運(yùn)行

目前，DS3100演示套件軟件僅支持Windows 2000或Windows XP操作系統(tǒng)。安裝步驟如下：

1. 運(yùn)行DS3100DK包裝盒中光盤(pán)或網(wǎng)站（www.maxim - ic.com/DS3100DK）上的ZIP文件中的SETUP.EXE進(jìn)行軟件安裝。
2. 軟件安裝完成后，按照上述硬件設(shè)置步驟設(shè)置好硬件，然后通過(guò)雙擊Windows桌面上的DS3100演示套件圖標(biāo)或選擇“開(kāi)始”→“程序”→“Maxim”→“DS3100演示套件”來(lái)運(yùn)行軟件。
3. 主窗口出現(xiàn)后，在左上角的框中選擇正確的串行COM端口（使用USB電纜通信時(shí)，板上的USB - 串行轉(zhuǎn)換器是一個(gè)虛擬COM端口）。
4. 當(dāng)軟件與硬件之間的通信正確建立后，左上角的ID字段應(yīng)顯示3100 rev x（x = 0表示A1版本設(shè)備，x = 1表示A2版本設(shè)備）。

軟件默認(rèn)以演示模式啟動(dòng)（左上角的“DEMO MODE”復(fù)選框默認(rèn)勾選），允許用戶在不連接DK硬件的情況下查看軟件。若要將軟件與演示套件硬件連接，取消勾選“DEMO MODE”框，軟件會(huì)對(duì)DS3100設(shè)備進(jìn)行初始化并讀取設(shè)備狀態(tài)以準(zhǔn)備使用。

七、軟件命令行選項(xiàng)

DS3100演示套件軟件支持以下命令行選項(xiàng)：

• -l ：指定一個(gè)替代的日志文件，例如“DS3100DK.exe –l mylog.mfg”。
• -p[port#]：設(shè)置串行（COM）端口號(hào)，例如“DS3100DK.exe –p2”設(shè)置為COM2。

要向安裝程序添加到桌面的DS3100演示套件快捷方式添加命令行選項(xiàng)，右鍵單擊快捷方式并選擇“屬性”，在“快捷方式”選項(xiàng)卡的“目標(biāo)”文本框末尾添加一個(gè)空格，然后輸入命令行選項(xiàng)。

八、軟件界面概述

1. 全局配置

主窗口左上角有幾個(gè)全局狀態(tài)和配置字段：

• ID字段：顯示設(shè)備型號(hào)和版本。
• M/S字段：顯示設(shè)備MASTSLV引腳的狀態(tài)。
• PORT字段：顯示DK板連接的COM端口。
• DEMO MODE復(fù)選框：默認(rèn)勾選，取消勾選以啟用軟件與DK板的通信。
• ENABLE POLLING復(fù)選框：默認(rèn)勾選，控制軟件對(duì)設(shè)備的輪詢。
• SDH和SONET單選按鈕：控制設(shè)備寄存器字段MCR3:SONSDH，指定輸入時(shí)鐘1到14和輸出時(shí)鐘OC9的可用頻率選項(xiàng)（1.544MHz或2.048MHz）。

2. 輸入時(shí)鐘監(jiān)控、分頻器和選擇器

主窗口左中心部分的框包含與輸入時(shí)鐘IC1–IC14相關(guān)的常用配置和狀態(tài)信息：

• 信號(hào)格式配置：IC1和IC2可配置為復(fù)合時(shí)鐘或CMOS，IC5和IC6可配置為L(zhǎng)VDS或PECL。
• 狀態(tài)指示燈：輸入時(shí)鐘編號(hào)1–14右側(cè)的軟件LED指示燈顯示每個(gè)輸入的狀態(tài)。無(wú)時(shí)鐘輸入時(shí)為紅色，檢測(cè)到時(shí)鐘活動(dòng)時(shí)變?yōu)辄S色，約10秒后若輸入時(shí)鐘頻率在范圍內(nèi)則變?yōu)榫G色，若輸入被DPLL取消資格則變?yōu)槠芳t色。
• 頻率和鎖定模式配置：中間的FREQ和LK MODE字段配置每個(gè)輸入時(shí)鐘的頻率和鎖定模式（直接鎖定、DIVN或LOCK8K），底部的字段配置DIVN模式下的分頻器。
• 優(yōu)先級(jí)和參考配置：根據(jù)頂部的兩個(gè)單選按鈕選擇，框中的PRIORITY字段配置所選DPLL的輸入時(shí)鐘優(yōu)先級(jí)，SEL REF字段顯示DPLL的選定參考，REF 1、REF 2和REF 3字段顯示DPLL的三個(gè)最高優(yōu)先級(jí)有效輸入，F(xiàn)REQ和PHASE字段顯示DPLL報(bào)告的實(shí)時(shí)頻率和相位。
• 更多配置窗口：點(diǎn)擊“More”按鈕可打開(kāi)另一個(gè)窗口，顯示更多輸入時(shí)鐘配置和狀態(tài)字段。

3. T0 DPLL

• 狀態(tài)顯示：T0 DPLL的狀態(tài)（自由運(yùn)行、鎖定、保持等）顯示在STATE字段。STATE、SRFAIL和PHMON字段是表示設(shè)備中鎖存狀態(tài)位的按鈕，按鈕為紅色時(shí)表示DS3100中相應(yīng)的鎖存狀態(tài)位已設(shè)置，按下按鈕可清除鎖存狀態(tài)位并將按鈕顏色變回綠色。
• 狀態(tài)強(qiáng)制設(shè)置：可使用STATE字段左側(cè)的組合框強(qiáng)制設(shè)置T0 DPLL的狀態(tài)，使用CLK SEL字段強(qiáng)制設(shè)置所選參考。CLK SEL字段下方的字段可配置T0 DPLL的恢復(fù)或非恢復(fù)輸入?yún)⒖记袚Q。
• 頻率和帶寬設(shè)置：T0 DPLL的頻率固定為77.76MHz，顯示在FREQ字段。ABW和LBW字段分別設(shè)置捕獲帶寬和鎖定帶寬，DAMP字段設(shè)置阻尼因子。只有當(dāng)AUTOBW復(fù)選框被勾選時(shí)，捕獲帶寬才會(huì)起作用。如果T0 DPLL所選參考的頻率超過(guò)窗口頂部“DPLL FREQUENCY LIMITS”框中的SOFT LIMIT設(shè)置，SOFTLIM LED會(huì)變紅。
• 高級(jí)配置：PALARM狀態(tài)LED和PHASE MONITOR及BUILDOUT字段屬于高級(jí)主題，可參考表4 - 2和DS3100數(shù)據(jù)手冊(cè)獲取更多詳細(xì)信息。點(diǎn)擊“More”按鈕可打開(kāi)另一個(gè)窗口，顯示更多T0 DPLL配置和狀態(tài)字段。

4. T4 DPLL

• 狀態(tài)顯示：T4 DPLL的狀態(tài)（鎖定或未鎖定）顯示在STATE字段。LOCK和NO INPUT字段是表示設(shè)備中鎖存狀態(tài)位的按鈕，按鈕為紅色時(shí)表示DS3100中相應(yīng)的鎖存狀態(tài)位已設(shè)置，按下按鈕可清除鎖存狀態(tài)位并將按鈕顏色變回綠色。
• 參考強(qiáng)制設(shè)置：可使用CLK SEL字段強(qiáng)制設(shè)置T4 DPLL的所選參考。
• 頻率和帶寬設(shè)置：T4 DPLL的頻率顯示在FREQ字段，當(dāng)FREQ字段更改時(shí)，T4 APLL組合框中列出的T4選項(xiàng)的頻率會(huì)自動(dòng)更改以匹配。如果T4 APLL框中的T4選項(xiàng)當(dāng)前被選中，OC1–OC7輸出時(shí)鐘組合框中所有T4選項(xiàng)的頻率會(huì)自動(dòng)更改為從新的T4 APLL頻率派生的頻率。BW字段設(shè)置T4 DPLL的帶寬，DAMP字段設(shè)置阻尼因子。如果T4 DPLL所選參考的頻率超過(guò)窗口頂部“DPLL FREQUENCY LIMITS”框中的SOFT LIMIT設(shè)置，SOFTLIM LED會(huì)變紅?？墒褂肈IGFB復(fù)選框選擇數(shù)字反饋（與通過(guò)T4 APLL的模擬反饋相對(duì)）。
• 高級(jí)配置：LKT4T0和T4MT0字段屬于高級(jí)主題，可參考表4 - 3和DS3100數(shù)據(jù)手冊(cè)獲取更多詳細(xì)信息。點(diǎn)擊“More”按鈕可打開(kāi)另一個(gè)窗口，顯示更多T4 DPLL配置和狀態(tài)字段。

5. T0 APLL

T0 APLL可連接到T0輸出DFS的輸出或T0低頻DFS。Input Freq字段中的非77.76選項(xiàng)都是來(lái)自T0低頻DFS的頻率?！?7.76 Analog”和“77.76 Digital”選項(xiàng)的區(qū)別在于T0 DPLL的反饋路徑是否包括T0反饋APLL。APLL輸出頻率始終是輸入頻率的四倍。當(dāng)Input Freq字段更改時(shí)，Output Freq字段會(huì)相應(yīng)更改，OC1–OC7輸出時(shí)鐘組合框中所有T0選項(xiàng)的頻率也會(huì)更改為從新的T0 APLL頻率派生的頻率。

6. T4 APLL

T4 APLL可根據(jù)SRC DPLL字段的設(shè)置連接到T4 DPLL的輸出或T0 DPLL的輸出（具體為T(mén)0低頻DFS）。當(dāng)SRC DPLL設(shè)置為T(mén)4時(shí)，Input Freq字段跟隨T4 DPLL FREQ字段；當(dāng)SRC DPLL設(shè)置為T(mén)0時(shí)，Input Freq字段提供來(lái)自T0低頻DFS的多個(gè)頻率選項(xiàng)。當(dāng)T4 DPLL框中的FREQ字段更改時(shí)，T4 APLL組合框中列出的T4選項(xiàng)的頻率會(huì)自動(dòng)更改以匹配。如果T4 APLL框中的T4選項(xiàng)當(dāng)前被選中，OC1–OC7輸出時(shí)鐘組合框中所有T4選項(xiàng)的頻率會(huì)自動(dòng)更改為從新的T4 APLL頻率派生的頻率。

7. 輸出時(shí)鐘

該框中的字段配置DS3100的11個(gè)輸出時(shí)鐘：

• 2K8K字段：指定輸出時(shí)鐘OC1–OC7的2kHz和8kHz時(shí)鐘選項(xiàng)的源（T0路徑或T4路徑）。
• DIG1和DIG2字段：配置OC1–OC7的Digital1和Digital2頻率選項(xiàng)。
• OC1–OC7字段：指定輸出時(shí)鐘OC1–OC7的輸出頻率。當(dāng)T0 APLL設(shè)置更改時(shí)，OC1–OC7字段中所有T0選項(xiàng)的頻率會(huì)自動(dòng)更改為從新的T0 APLL頻率派生的頻率；當(dāng)T4 APLL設(shè)置更改時(shí)，OC1–OC7字段中所有T4選項(xiàng)的頻率會(huì)自動(dòng)更改為從新的T4 APLL頻率派生的頻率。
• OC89字段：指定輸出時(shí)鐘OC8和OC9的源（T0路徑或T4路徑）。OC8是64kHz復(fù)合時(shí)鐘輸出，OC8字段配置OC8輸出時(shí)鐘的占空比（50%或5/8）以及輸出信號(hào)是否具有8kHz BPV和可選的400Hz無(wú)BPV（根據(jù)ITU - T G.703附錄II選項(xiàng)a)和b)）。OC9是專用的1.544MHz或2.048MHz輸出。當(dāng)OC89指定OC8和OC9來(lái)自T4路徑時(shí)，Auto Squelch復(fù)選框指定當(dāng)T4沒(méi)有有效輸入?yún)⒖紩r(shí)OC8和OC9是否自動(dòng)靜音；當(dāng)OC89指示T