MAXIM DS3104-SE Demo Kit：全面解析與使用指南

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，一款優(yōu)秀的演示和評(píng)估套件能為工程師們帶來(lái)極大的便利。今天，我們就來(lái)深入了解一下MAXIM的DS3104DK，它是DS3104 - SE線路卡定時(shí)IC的便捷演示和評(píng)估工具。

文件下載：DS3104DK.pdf

一、套件概述

DS3104DK采用表面貼裝的DS3104 - SE，并經(jīng)過(guò)精心布局，確保了最大的信號(hào)完整性。板載的Maxim 8051兼容微控制器和配套軟件，讓我們可以通過(guò)基于Windows的PC進(jìn)行簡(jiǎn)單的點(diǎn)選操作，就能訪問(wèn)配置和狀態(tài)寄存器。板上的LED指示燈可以清晰地顯示中斷、電源功能和鎖定狀態(tài)。同時(shí)，單端和差分時(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，方便我們識(shí)別相關(guān)信號(hào)。

1. 套件內(nèi)容

• DS3104DK板：核心硬件部分，集成了各種功能模塊。
• CD - ROM：包含DS3104 - SE軟件、初始化文件、DS3104DK數(shù)據(jù)手冊(cè)以及DS3104 - SE數(shù)據(jù)手冊(cè)/勘誤表。

2. 主要特性

• 出色的信號(hào)完整性：焊接的DS3104 - SE保證了最佳的信號(hào)質(zhì)量。
• 便捷的連接性：SMB連接器和終端設(shè)計(jì)，方便連接各種設(shè)備。
• 精心的布局：模擬信號(hào)路徑經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，減少干擾。
• 豐富的振蕩器支持：板載Stratum 3振蕩器，同時(shí)預(yù)留了Stratum 3E和Stratum 4振蕩器的占位。
• 易于操作：板載Maxim微控制器和軟件，通過(guò)點(diǎn)選即可訪問(wèn)DS3104 - SE寄存器集。
• 直觀的狀態(tài)指示：LED指示燈可顯示中斷、電源和鎖定狀態(tài)。
• 靈活的電源支持：香蕉插頭VDD和GND連接器支持使用實(shí)驗(yàn)室電源。
• 清晰的標(biāo)識(shí)：絲印標(biāo)簽便于識(shí)別所有連接器、跳線和LED相關(guān)的信號(hào)。
• 強(qiáng)大的軟件功能：軟件提供常用功能的GUI界面，可對(duì)整個(gè)寄存器集進(jìn)行讀寫操作，還支持創(chuàng)建和運(yùn)行配置腳本，節(jié)省評(píng)估時(shí)間。

3. 最低系統(tǒng)要求

• 操作系統(tǒng)：運(yùn)行Windows XP或Windows 2000的PC。
• 顯示分辨率：1024 x 768或更高。
• 通信端口：可用的USB或串行（COM）端口。
• 連接線纜：USB電纜或DB - 9串行電纜。

二、硬件布局與設(shè)置

1. 板卡布局

DS3104DK的布局十分合理。DS3104 - SE位于板卡中心，左側(cè)邊緣是輸入時(shí)鐘SMB連接器，右側(cè)邊緣是輸出時(shí)鐘連接器。在輸入時(shí)鐘連接器和DS3104 - SE之間，預(yù)留了多種本地振蕩器的焊盤，從廉價(jià)的XO到高性能的TCXO都能支持。板卡頂部從左到右依次是電源連接器、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微控制器靠近USB連接器，底部邊緣則有JTAG連接器和LED指示燈。

2. 輸入和輸出時(shí)鐘

• 輸入時(shí)鐘：左側(cè)有7個(gè)SMB連接器（IC3、IC4、IC7、IC8和SYNC1 - SYNC3）提供單端時(shí)鐘輸入，所有單端時(shí)鐘輸入通過(guò)50Ω特性阻抗走線連接到DS3104 - SE，并在設(shè)備端進(jìn)行50Ω終端匹配（SYNC1 - SYNC3需要跳線在TERM位置進(jìn)行終端匹配）。另外還有8個(gè)SMB連接器（IC1P、IC1N、IC2P、IC2N、IC5P、IC5N、IC6P和IC6N）提供差分時(shí)鐘輸入，這些差分輸入具有50Ω走線阻抗、測(cè)試點(diǎn)和100Ω差分終端匹配。
• 輸出時(shí)鐘：PCB另一側(cè)有12個(gè)SMB時(shí)鐘輸出連接器（OC1 - OC5、OC1B - OC5B、FSYNC和MFSYNC），所有單端時(shí)鐘輸出在DS3104 - SE處進(jìn)行緩沖，并通過(guò)50Ω特性阻抗走線連接到SMB連接器，連接到單端輸出連接器的電纜必須具有50Ω終端匹配和特性阻抗才能正常工作。另外還有8個(gè)SMB連接器（OC4P、OC4N、OC5P、OC5N、OC6P、OC6N、OC7P和OC7N）用于連接DS3104 - SE的差分輸出。

3. 跳線、接頭和開(kāi)關(guān)設(shè)置

• 跳線設(shè)置：不同的跳線用于設(shè)置DS3104 - SE的各種引腳狀態(tài)，如JMP9 - JMP12和JMP16用于上拉或下拉TEST、SRFAIL、LOCK、SRCSW和SONSDH引腳；JMP1 - JMP4用于訪問(wèn)SYNC1 - SYNC3和IC9引腳；JMP6用于設(shè)置輸出時(shí)鐘引腳OC1B - OC5B的VDDIOB電源電壓；JMP62和JMP63用于選擇計(jì)算機(jī)接口為USB或RS - 232；JMP5用于選擇板卡的供電方式是USB還是電源插孔。
• 開(kāi)關(guān)設(shè)置：開(kāi)關(guān)SW1用于選擇一個(gè)整形電路，以適應(yīng)IC3上的正弦波輸入。
• 測(cè)試點(diǎn)：提供了差分輸入和輸出、看門狗定時(shí)器引腳、SPI端口引腳和接地平面連接的測(cè)試點(diǎn)。

4. 微控制器

DS87C520微控制器的片上非易失性存儲(chǔ)器中預(yù)裝了固件，它可以將來(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)DS3104 - SE寄存器的訪問(wèn)。啟動(dòng)時(shí)，微控制器會(huì)點(diǎn)亮DS16指示燈，表示控制器正常工作?？拷黂S - 232連接器的復(fù)位按鈕可同時(shí)復(fù)位微控制器和DS3104 - SE。

5. 電源供應(yīng)

可以通過(guò)紅色（J13）和黑色（J19）香蕉插頭連接5V實(shí)驗(yàn)室電源，也可以將跳線JMP5置于USB位置，通過(guò)USB連接器為板卡供電。輸入的5V電源會(huì)被調(diào)節(jié)為3.3V、2.5V和1.8V，并分配給板卡上的各個(gè)組件。需要注意的是，有些USB集線器可能無(wú)法為板卡供電，在嘗試通過(guò)USB集線器供電之前，要檢查JMP5處的電壓，確保板卡能從集線器獲得5V電源。

6. 基本硬件設(shè)置步驟

• USB通信設(shè)置：將JMP62和JMP63的跳線連接到中間和右側(cè)引腳（指向“USB”絲?。?，然后用USB電纜連接DS3104DK的USB連接器和主機(jī)計(jì)算機(jī)的可用USB端口。
• 串行通信設(shè)置：將JMP62和JMP63的跳線連接到左側(cè)和中間引腳（指向“RS232”絲印），然后用標(biāo)準(zhǔn)DB - 9串行電纜連接DS3104DK的串行端口連接器和主機(jī)計(jì)算機(jī)的可用串行端口（注意要使用標(biāo)準(zhǔn)直連電纜，而不是零調(diào)制解調(diào)器電纜）。
• 電源設(shè)置：若使用實(shí)驗(yàn)室電源，將POWER跳線（JMP5）置于PS位置，并在J13和J19連接器上連接5V電源；若使用USB端口供電，將POWER跳線（JMP5）置于USB位置。設(shè)置完成后，電源指示燈DS1 - DS4和微控制器狀態(tài)指示燈DS16應(yīng)點(diǎn)亮。

7. USB驅(qū)動(dòng)安裝

首次使用USB電纜將DS3104DK連接到PC時(shí)，Windows會(huì)自動(dòng)檢測(cè)到板載的USB轉(zhuǎn)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”，然后點(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“包括這個(gè)位置在搜索范圍內(nèi)”，并瀏覽到DS3104DK 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，每次將DS3104DK板卡連接到PC的USB端口時(shí)，Windows操作系統(tǒng)會(huì)將USB轉(zhuǎn)串行轉(zhuǎn)換器IC識(shí)別為一個(gè)額外的COM端口，DS3104DK軟件會(huì)自動(dòng)在主窗口左上角的PORT選擇組合框中列出這個(gè)額外的COM端口。

三、軟件安裝與運(yùn)行

1. 軟件安裝

目前，DS3104 - SE演示套件軟件僅支持Windows 2000或Windows XP操作系統(tǒng)。要安裝演示套件軟件，可以運(yùn)行DS3104DK盒子中光盤里的SETUP.EXE文件，也可以從網(wǎng)站www.maxim - ic.com/DS3104DK下載ZIP文件進(jìn)行安裝。

2. 軟件運(yùn)行

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DS3104演示套件圖標(biāo)或選擇“開(kāi)始”→“程序”→“Dallas Semiconductor”→“DS3104演示套件”來(lái)運(yùn)行軟件。主窗口出現(xiàn)后，在左上角的框中選擇正確的串行端口。當(dāng)軟件和硬件之間的通信正常建立后，左上角的ID字段應(yīng)顯示3104 rev x，其中x = 0表示A1版本的設(shè)備，x = 1表示A2版本的設(shè)備。

軟件默認(rèn)以演示模式啟動(dòng)（左上角的DEMO MODE復(fù)選框被勾選），這樣用戶可以在不將DK硬件連接到PC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)DS3104 - SE設(shè)備進(jìn)行初始化，然后讀取設(shè)備狀態(tài)以準(zhǔn)備使用。

3. 命令行選項(xiàng)

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：“DS3104DK.exe –l mylog.mfg”。
• -p[port#]：設(shè)置串行（COM）端口號(hào)，例如：“DS3104DK.exe –p2”設(shè)置為COM2。

要將命令行選項(xiàng)添加到安裝程序添加到桌面的DS3104 - SE演示套件快捷方式中，可以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)”文本框中的文本末尾添加一個(gè)空格，然后輸入命令行選項(xiàng)。

四、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)備的部件號(hào)和版本，PORT字段顯示DK板卡連接的COM端口。DEMO MODE復(fù)選框默認(rèn)被勾選，取消勾選后軟件才能與DK板卡通信。ENABLE POLLING復(fù)選框默認(rèn)也被勾選，用于控制軟件對(duì)設(shè)備的輪詢。RESET復(fù)選框用于控制設(shè)備中的MCR1:RESET。SDH和SONET單選按鈕（控制設(shè)備寄存器字段MCR3:SONSDH）用于指定輸入時(shí)鐘IC1 - IC9的可用頻率選項(xiàng)是1.544MHz（SON）還是2.048MHz（SDH）。

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了與輸入時(shí)鐘IC1 - IC6、IC8和IC9相關(guān)的最常用配置和狀態(tài)信息。輸入時(shí)鐘編號(hào)右側(cè)的軟件LED指示燈根據(jù)輸入監(jiān)控器報(bào)告的狀態(tài)顯示不同顏色，無(wú)信號(hào)時(shí)為紅色，檢測(cè)到正確頻率的時(shí)鐘活動(dòng)時(shí)為綠色，若輸入被某個(gè)DPLL判定為不合格（DPLL無(wú)法鎖定）則為品紅色?？蛑虚g的FREQ和LK MODE字段用于配置每個(gè)輸入時(shí)鐘的頻率和鎖定模式（直接鎖定、DIVN、LOCK8K或交替直接鎖定），底部的字段用于配置DIVN模式下的DIVN分頻器。框中包含PRIORITY字段的部分根據(jù)頂部的兩個(gè)單選按鈕選擇顯示T0 DPLL或T4 DPLL的信息，PRIORITY字段用于配置所選DPLL的輸入時(shí)鐘優(yōu)先級(jí)（1最高，15最低，0禁用），SEL REF字段顯示DPLL的所選參考，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。點(diǎn)擊“More”按鈕會(huì)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

T0 DPLL的狀態(tài)（自由運(yùn)行、鎖定、保持等）顯示在STATE文本框中。STATE、SRFAIL和PHMON按鈕代表設(shè)備中的鎖存狀態(tài)位，按鈕為紅色時(shí)表示DS3104 - SE中相應(yīng)的鎖存狀態(tài)位已設(shè)置，按下按鈕會(huì)清除鎖存狀態(tài)位并將按鈕顏色變回綠色。STATE按鈕表示自上次按下以來(lái)T0 DPLL的狀態(tài)發(fā)生了變化，SRFAIL表示自上次按下以來(lái)所選參考出現(xiàn)故障，PHMON表示自上次按下以來(lái)相位監(jiān)控限制（由PMLIM設(shè)置）已被超出?？梢允褂肧TATE文本框左側(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)制選擇參考。CLK SEL字段下方的字段用于配置T0 DPLL的恢復(fù)或非恢復(fù)輸入?yún)⒖记袚Q。T0 DPLL的頻率顯示在FREQ字段中（DS3104 - SE的T0 DPLL固定為77.76MHz），采集帶寬和鎖定帶寬分別由ABW和LBW字段設(shè)置，阻尼因子由DAMP字段設(shè)置。如果T0 DPLL所選參考的頻率超過(guò)主窗口頂部DPLL FREQUENCY LIMITS框中的SOFT LIMIT設(shè)置，SOFTLIM LED會(huì)變紅。PALARM狀態(tài)LED和PHASE MONITOR及BUILDOUT字段屬于高級(jí)主題，更多詳細(xì)信息可參考表4 - 2和DS3104 - SE數(shù)據(jù)手冊(cè)。點(diǎn)擊“More”按鈕會(huì)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

T4 DPLL的狀態(tài)（鎖定或未鎖定）顯示在STATE字段中。LOCK和NO INPUT按鈕代表設(shè)備中的鎖存狀態(tài)位，按鈕為紅色時(shí)表示DS3104 - SE中相應(yīng)的鎖存狀態(tài)位已設(shè)置，按下按鈕會(huì)清除鎖存狀態(tài)位并將按鈕顏色變回綠色。LOCK表示自上次按下以來(lái)T4 DPLL的狀態(tài)發(fā)生了變化，NO INPUT表示T4 DPLL沒(méi)有可用的有效輸入?？梢允褂肅LK SEL字段強(qiáng)制選擇T4 DPLL的參考。T4 DPLL的頻率顯示在FREQ字段中，當(dāng)FREQ字段的值改變時(shí)，如果T4 APLL框中的SRC DPLL字段設(shè)置為T4，則T4 APLL框中的Input Freq和Output Freq字段會(huì)相應(yīng)改變，以匹配新的T4 DPLL頻率，OC1 - OC7輸出時(shí)鐘組合框中的所有T4選項(xiàng)也會(huì)變?yōu)閺男碌腡4 APLL頻率派生的頻率，這與DS3104 - SE中的實(shí)際情況一致。T4 DPLL的帶寬由BW字段設(shè)置，阻尼因子由DAMP字段設(shè)置。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。LKT4T0和T4MT0字段屬于高級(jí)主題，更多詳細(xì)信息可參考表4 - 3和DS3104 - SE數(shù)據(jù)手冊(cè)。點(diǎn)擊“More”按鈕會(huì)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和T0 APLL2

Input Freq字段用于配置T0 APLL DFS的頻率（具體細(xì)節(jié)參考DS3104 - SE數(shù)據(jù)手冊(cè)），APLL輸出頻率始終是輸入頻率的四倍。當(dāng)Input Freq字段的值改變時(shí)，Output Freq字段會(huì)相應(yīng)改變，OC1 - OC7輸出時(shí)鐘組合框中的所有T0選項(xiàng)也會(huì)變?yōu)閺男碌腡0 APLL頻率派生的頻率，這與DS3104 - SE中的實(shí)際情況一致。在正常操作中，T0 APLL2的輸出頻率固定為312.5MHz（是標(biāo)準(zhǔn)XGMII時(shí)鐘速率的兩倍），該速率顯示在T0 APLL2 Output Freq文本框中。當(dāng)T0 APLL DFS或T0 APLL2 DFS配置為可編程DFS操作時(shí)（見(jiàn)4.10節(jié)），它們各自的Input Freq和Output Freq字段會(huì)以“P”前綴指定頻率，表示可編程DFS模式已啟用。

6. T4 APLL

T4 APLL可以根據(jù)SRC DPLL字段的設(shè)置連接到T4 DPLL的輸出或T0 DPLL的輸出。當(dāng)SRC DPLL設(shè)置為T4時(shí)，Input Freq字段會(huì)跟隨T4 DPLL的FREQ字段。當(dāng)SRC DPLL設(shè)置為T0時(shí)，Input Freq字段有多個(gè)頻率選項(xiàng)可供選擇。Input Freq字段用于配置T4 APLL DFS的頻率（具體細(xì)節(jié)參考DS3104 - SE數(shù)據(jù)手冊(cè)），APLL輸出頻率始終是輸入頻率的四倍。當(dāng)Input Freq字段的值改變時(shí)，Output Freq字段會(huì)相應(yīng)改變，OC1 - OC7輸出時(shí)鐘組合框中的所有T4選項(xiàng)也會(huì)變?yōu)閺男碌腡4 APLL頻率派生的頻率，這與DS3104 - SE中的實(shí)際情況一致。同樣，當(dāng)T4 DPLL框中的FREQ字段的值改變時(shí)，如果T4 APLL框中的SRC DPLL字段設(shè)置為T4，則T4 APLL框中的Input Freq和Output Freq字段會(huì)相應(yīng)改變，以匹配新的T4 DPLL頻率，OC1 - OC7輸出時(shí)鐘組合框中的所有T4選項(xiàng)也會(huì)變?yōu)閺男碌腡4 APLL頻率派生的頻率。當(dāng)T4 APLL DFS配置為可編程DFS操作時(shí)（見(jiàn)4.10節(jié)），Input Freq和Output Freq字段會(huì)以“P”前綴指定頻率，表示T4 APLL DFS的可編程DFS模式已啟用。

7. 輸出時(shí)鐘

該框中的字段用于配置DS3104