Renesas ZSSC3286评估套件：全面解析与使用指南

在当今的电子设计领域，传感器信号调理IC的性能与易用性至关重要。Renesas的ZSSC3286评估套件（ZSSC3286KIT）为工程师们提供了一个便捷且强大的工具，用于评估和配置ZSSC3286这款IO - Link就绪的双通道电阻式传感器信号调理IC。下面，我们将深入探讨该评估套件的各个方面。

文件下载：Renesas Electronics ZSSC3286评估套件 (ZSSC3286KIT).pdf

一、评估套件内容

拿到评估套件，我们先来看看里面都有什么宝贝。套件包含了ZSSC3286评估板（ZSSC3286 EVB V3）、5个ZSSC3286 40 - QFN样品、SSC通信板（SSCCOMMBOARDV4P1C）、传感器替换板（SSCSRBV3）、RH4Z2501 - PMOD模块、Renesas CCE4510 2 - 通道IO - Link主站，还有IO - Link电缆、USB电缆以及ESD镊子等。这些丰富的组件为我们的评估和开发工作提供了充足的硬件支持。

二、评估套件设置

1. 用户计算机要求

要使用这个评估套件，我们需要一台满足特定要求的Windows计算机。它需要运行Windows 7、8、8.1或10系统，安装Microsoft .NET Framework 4.0或更高版本，支持x86和x64架构，具备2个USB 2.0端口，并且能够联网下载安装程序。同时，用户需要有计算机的管理员权限来下载和安装ZSSC3286评估软件。

2. 软件安装与设置

从Renesas网站下载最新版本的ZSSC3286评估软件（ZSSC3286 Application v1.0.0），解压并运行安装程序。安装过程中可以根据需要更改安装路径，安装完成后会在开始菜单中创建访问链接。安装过程中，如果计算机没有安装FTDI USB驱动，软件会在用户确认后自动安装。安装完成后，按照后续的硬件连接步骤配置好套件，就可以启动ZSSC3286应用程序了。首次启动时，软件会请求网络权限以设置IO - Link通信服务器。

3. 板卡配置与连接

套件中的相关板卡有默认的跳线和开关设置。比如ZSSC3286 EVB V3、RH4Z2501 PMOD都有各自的默认配置。需要注意的是，在RH4Z2501 - PMOD上，某些AOUT选项需要放置R6（0Ω）电阻；如果使用套件之外的主站，特别是Class B主站，可能会损坏ZSSC3286评估板和样品。同时，使用的SSC通信板固件版本需要达到4.21或更高，以确保所有GUI功能正常运行。

4. 硬件连接

按照特定步骤进行硬件连接：先用ESD镊子将ZSSC3286样品替换评估板插座中的假IC，注意引脚对齐；然后将评估板与通信板、传感器替换板、RH4Z2501 - PMOD模块依次连接好；再将RH4Z2501 - PMOD通过IO - Link电缆连接到IO - Link主站；如果使用Renesas主站，还需通过USB连接到PC。要特别注意，QFN插座和样品之间的电气接触不良可能会导致连接丢失或输出信号不稳定，这时可以用压缩空气清洁触点并重新安装IC来解决。另外，该评估套件设计用于室温环境下操作，不要在热箱中使用，以免损坏板卡。

5. 通信接口与逻辑电平

ZSSC3286和评估板支持UART（IO - Link）、I2C和OWI通信接口，但同一时间只能激活UART或I2C，OWI仅用于控制IO - Link PHY。评估板支持5V和3.3V逻辑电平，可通过SW4和SW3进行调整。不过要注意，在ZSSC3286KIT中，使用3.3V逻辑电平时，通过I2C进行写内存和固件更新操作可能无法正常工作。

6. 上电过程

完成上述配置和连接后，启动GUI，在GUI左侧的“Connection”部分选择一种接口选项，点击“Connect”，套件就会为评估板上电。同时，GUI会在连接设备时读取设备内存，并自动评估其配置是否符合预期。需要强调的是，ZSSC3286的配置必须通过GUI进行，手动修改配置文件后若不通过GUI进行一致性检查，可能会导致设备状态异常。

三、ZSSC3286应用GUI

1. GUI主体部分

菜单栏

菜单栏提供了文件操作、串行总线设置、通信板日志文件访问以及软件版本信息等功能。文件菜单可以加载和保存GUI配置，还能将设备配置NVM保存到文件或从文件加载到设备；设置菜单用于输入CCP和FW密码，以执行“Write Memory”和固件更新操作；工具菜单可以打开日志文件、日志文件夹和命令控制台；帮助菜单则包含了GUI的相关信息。

活动板卡

这里会显示当前连接到主机PC的通信板和IO - Link主站的信息，点击“Refresh”按钮可以检查它们的状态。

连接

通过下拉菜单选择通信方式，控制GUI、通信板/IO - Link主站和ZSSC3286之间的通信。对于I2C，要确保在GUI中设置正确的设备地址。

IC状态

当通过I2C连接ZSSC3286时，可以通过状态按钮查看IC状态信息，点击“Read Status”按钮可以获取最新状态字节。不过要注意，通过IO - Link连接时，IC状态信息不可用。

I/O功能

这部分列出了与ZSSC3286进行基本操作的按钮，如读取内存、写入内存、启动命令模式、启动循环模式和复位IC等。不同的连接模式下，可用的按钮会有所不同。

系统状态栏

位于GUI底部，显示连接、内存状态以及IC的固件版本信息。通过绿色状态按钮可以判断NVM和GUI是否同步。

2. 主选项卡

主选项卡提供了设备功能的框图概述。鼠标悬停在框图上可以突出显示活动区域，点击选定的项目可以打开相关的配置选项卡，方便我们快速定位和配置所需的功能。

3. 配置选项卡

AFE选项卡

该选项卡主要用于配置测量流程和模拟前端（AFE）。可以选择使用AFE1、AFE2或两者同时使用，并设置它们的配置方式。在选择“Step Response”配置时，会有一些特定的限制条件，以实现快速的AOUT和IO - Link阶跃响应。同时，还可以配置温度传感器的选择、通道分配等功能。

TLC选项卡

第三逻辑通道（TLC）可以对传感器通道1和2的调理数据进行处理，支持减法、除法和比率等数学运算。用户可以通过下拉列表选择操作类型和通道顺序。

输出缩放选项卡

输出缩放功能允许将缩小的输入范围线性重新缩放至全输入范围，适用于2个主传感器通道。通过编辑“Input Relative [%]”和“Output Relative [%]”字段，GUI会自动计算“Offset”和“Gain”系数。点击“Set to Default (no scaling)”按钮可以恢复默认的输入/输出值。

输出数据剪辑选项卡

该选项卡允许对AOUT信号应用双阈值剪辑功能，该功能在测量信号校正后应用，在数字值上不可见。启用剪辑功能后，可以编辑“Lower Clipping Limit [%]”和“Upper Clipping Limit [%]”字段，设置完成后需通过“Write Memory”将设置保存到NVM才能使剪辑功能生效。

AOUT选项卡

此选项卡提供了模拟输出的多种操作模式，如禁用、绝对电压0V - 1V、绝对电压0V - 5V、绝对电压0V - 10V和3 - 线电流环等。不同的操作模式需要特定的ZSSC3286 EVB设置，通过相应的跳线和开关进行配置。同时，还可以选择AOUT引脚的输出通道，并直接驱动AOUT输出固定电平。

滤波器选项卡

滤波器用于在循环模式下对每个调理后的传感器信号进行降噪处理。可以通过选择滤波器的时间常数（tau）来平衡降噪效果和响应时间。设置完成后，需要执行“Write Memory”命令将时间常数保存到NVM，滤波器功能才能生效。需要注意的是，在“Step Response”模式下，滤波器配置功能不可用。

报警选项卡

当启用报警功能时，ZSSC3286会在UART TxD引脚输出二进制信号，并传播到IO - Link接口的C/Q线。可以选择报警功能的启用/禁用、信号源以及是否反转报警信号。

系统控制选项卡

该选项卡可以控制主操作模式，设置系统启动时的活动操作模式，还可以输入CCP密码和固件密码。

ID参数选项卡

用于设置通过IO - Link进行设备识别的ID参数，这些参数存储在NVM中，可通过IO - Link ISDUs读取。

PHY选项卡

此选项卡用于控制RH4Z2501 IO - Link PHY的C/Q驱动设置，包括设置电流限制和压摆率等。

4. 校准选项卡

校准选项卡用于采集原始数据并计算信号线性化和温度补偿所需的系数。可以选择要校准的传感器和温度通道，设置采集样本的数量。根据不同的校准类型，需要指定相应数量的校准点，输入传感器目标值和温度值后，点击“Calculate Coefficients”按钮计算系数。如果计算结果成功，可以通过“Set in GUI”按钮将系数保存到NVM；如果计算结果失败，需要重新进行校准。

5. 诊断选项卡

诊断选项卡可以通过GUI控制诊断测试。可以启用或禁用AOUT引脚的诊断状态信号化，选择相应的诊断测试并输入必要的参数。执行“Write Memory”操作后，诊断功能才能生效。诊断状态会实时显示在选项卡中，通过状态值可以判断是否存在故障。

6. IO - Link选项卡

SSP通道映射选项卡

可以选择映射到SSP4.1.1测量数据通道1的数据源，数据源的可用性取决于AFE和TLC的设置。

SSP缩放选项卡

用于对映射到SSP的数据进行重新缩放并应用物理单位。通过输入“SSC Count”和对应的“Physical Value”，GUI会自动计算缩放系数。还可以定义有效过程数据范围，点击“Calculate Coefficients”按钮计算系数并保存到内存。

切换通道选项卡

可以独立配置SSP4.1.1的两个传感器切换通道，支持“Teach”和“Manual”两种模式。在不同模式下，可以选择不同的切换方式和数据采集方式，并设置切换逻辑和滞后值。“Detection Mode”选项可以反转输出逻辑，更改后需要执行“Write Memory”操作才能生效。

设备控制选项卡

提供了IO - Link设备的控制选项，如应用程序重置、Back - To - Box命令、存储工厂设置以及定位器功能等。定位器功能可以让EVB上的定位器LED闪烁，方便识别连接的EVB。

事件选项卡

GUI支持接收和显示IO - Link事件，事件会按时间顺序显示在列表中。可以通过点击“Start/Stop Checking”按钮获取事件，点击“Clear List”按钮清空事件列表。

IODD生成器选项卡

该选项卡用于生成IO - Link设备描述（IODD），可以定义输出目录和IODD检查器的路径，选择不同的生成模式。同时，还可以输入制造商和应用程序特定的选项，如供应商和设备信息、图像文件等。生成过程中如果出现错误，会在GUI中显示相应的错误信息，并保存到通信日志文件中。

7. 测量选项卡

测量选项

可以选择测量类型，如IO - Link PD、Raw和Analog，不同的测量类型有不同的可用性和数据表示格式。还可以通过“Sensor as”和“Temperature as”下拉列表选择数据的可视化方式，勾选相应的复选框并点击“Start”按钮可以开始测量数据。

图形区域

用于可视化采集的数据趋势，可以配置显示的样本数量和分辨率。

保存数据

可以选择将测量数据保存到文件，有“Save measured data to file”和“Save Displayed Graph Data to File”两种方式。保存的数据格式取决于选择的测量类型和保存选项。

8. 内存选项卡

提供了设备配置内存（NVM）的只读视图，通过下拉列表可以选择要查看的寄存器，查看寄存器的详细内容。对设备配置的更改会在内存映射中以红色突出显示，需要执行“Write Memory”操作才能使更改生效。

9. FW更新选项卡

该选项卡允许通过IO - Link或I2C更新ZSSC3286的固件。在更新之前，建议备份NVM配置设置，并确保在更新过程中有稳定的电源供应。选择正确的固件更新文件后，点击“Start Firmware Update”按钮开始更新，更新成功后会显示相应的确认消息。

10. 命令控制台

可以直接向通信板写入命令，实现对ZSSC3286的直接读写操作。可以选择执行预先编辑的脚本文件或输入单个命令，执行结果会显示在结果显示区域，还可以通过“Clear Display”按钮清空显示区域。

四、总结

Renesas的ZSSC3286评估套件功能丰富，为工程师们提供了一个全面的平台来评估和配置ZSSC3286传感器信号调理IC。通过详细的硬件连接和软件配置说明，我们可以轻松地开始使用这个套件。各个选项卡的设计使得对IC的各种功能配置和测试变得十分便捷。希望这份使用指南能帮助大家更好地利用这个套件，在传感器信号调理领域取得更好的设计成果。大家在使用过程中遇到任何问题，欢迎在评论区留言交流。