MAXIM DS3104-SE Demo Kit：全面解析与使用指南

在电子设计领域，一款优秀的演示和评估套件能为工程师们带来极大的便利。今天，我们就来深入了解一下MAXIM的DS3104DK，它是DS3104 - SE线路卡定时IC的便捷演示和评估工具。

文件下载：DS3104DK.pdf

一、套件概述

DS3104DK采用表面贴装的DS3104 - SE，并经过精心布局，确保了最大的信号完整性。板载的Maxim 8051兼容微控制器和配套软件，让我们可以通过基于Windows的PC进行简单的点选操作，就能访问配置和状态寄存器。板上的LED指示灯可以清晰地显示中断、电源功能和锁定状态。同时，单端和差分时钟可通过SMB连接器访问，所有LED和连接器都有丝印标签，方便我们识别相关信号。

1. 套件内容

• DS3104DK板：核心硬件部分，集成了各种功能模块。
• CD - ROM：包含DS3104 - SE软件、初始化文件、DS3104DK数据手册以及DS3104 - SE数据手册/勘误表。

2. 主要特性

• 出色的信号完整性：焊接的DS3104 - SE保证了最佳的信号质量。
• 便捷的连接性：SMB连接器和终端设计，方便连接各种设备。
• 精心的布局：模拟信号路径经过精心设计，减少干扰。
• 丰富的振荡器支持：板载Stratum 3振荡器，同时预留了Stratum 3E和Stratum 4振荡器的占位。
• 易于操作：板载Maxim微控制器和软件，通过点选即可访问DS3104 - SE寄存器集。
• 直观的状态指示：LED指示灯可显示中断、电源和锁定状态。
• 灵活的电源支持：香蕉插头VDD和GND连接器支持使用实验室电源。
• 清晰的标识：丝印标签便于识别所有连接器、跳线和LED相关的信号。
• 强大的软件功能：软件提供常用功能的GUI界面，可对整个寄存器集进行读写操作，还支持创建和运行配置脚本，节省评估时间。

3. 最低系统要求

• 操作系统：运行Windows XP或Windows 2000的PC。
• 显示分辨率：1024 x 768或更高。
• 通信端口：可用的USB或串行（COM）端口。
• 连接线缆：USB电缆或DB - 9串行电缆。

二、硬件布局与设置

1. 板卡布局

DS3104DK的布局十分合理。DS3104 - SE位于板卡中心，左侧边缘是输入时钟SMB连接器，右侧边缘是输出时钟连接器。在输入时钟连接器和DS3104 - SE之间，预留了多种本地振荡器的焊盘，从廉价的XO到高性能的TCXO都能支持。板卡顶部从左到右依次是电源连接器、DC - DC转换器、电源指示灯LED、复位按钮、串行连接器和USB连接器。板载的DS87C520微控制器靠近USB连接器，底部边缘则有JTAG连接器和LED指示灯。

2. 输入和输出时钟

• 输入时钟：左侧有7个SMB连接器（IC3、IC4、IC7、IC8和SYNC1 - SYNC3）提供单端时钟输入，所有单端时钟输入通过50Ω特性阻抗走线连接到DS3104 - SE，并在设备端进行50Ω终端匹配（SYNC1 - SYNC3需要跳线在TERM位置进行终端匹配）。另外还有8个SMB连接器（IC1P、IC1N、IC2P、IC2N、IC5P、IC5N、IC6P和IC6N）提供差分时钟输入，这些差分输入具有50Ω走线阻抗、测试点和100Ω差分终端匹配。
• 输出时钟：PCB另一侧有12个SMB时钟输出连接器（OC1 - OC5、OC1B - OC5B、FSYNC和MFSYNC），所有单端时钟输出在DS3104 - SE处进行缓冲，并通过50Ω特性阻抗走线连接到SMB连接器，连接到单端输出连接器的电缆必须具有50Ω终端匹配和特性阻抗才能正常工作。另外还有8个SMB连接器（OC4P、OC4N、OC5P、OC5N、OC6P、OC6N、OC7P和OC7N）用于连接DS3104 - SE的差分输出。

3. 跳线、接头和开关设置

• 跳线设置：不同的跳线用于设置DS3104 - SE的各种引脚状态，如JMP9 - JMP12和JMP16用于上拉或下拉TEST、SRFAIL、LOCK、SRCSW和SONSDH引脚；JMP1 - JMP4用于访问SYNC1 - SYNC3和IC9引脚；JMP6用于设置输出时钟引脚OC1B - OC5B的VDDIOB电源电压；JMP62和JMP63用于选择计算机接口为USB或RS - 232；JMP5用于选择板卡的供电方式是USB还是电源插孔。
• 开关设置：开关SW1用于选择一个整形电路，以适应IC3上的正弦波输入。
• 测试点：提供了差分输入和输出、看门狗定时器引脚、SPI端口引脚和接地平面连接的测试点。

4. 微控制器

DS87C520微控制器的片上非易失性存储器中预装了固件，它可以将来自RS - 232串行端口或USB端口的内存访问请求转换为对DS3104 - SE寄存器的访问。启动时，微控制器会点亮DS16指示灯，表示控制器正常工作。靠近RS - 232连接器的复位按钮可同时复位微控制器和DS3104 - SE。

5. 电源供应

可以通过红色（J13）和黑色（J19）香蕉插头连接5V实验室电源，也可以将跳线JMP5置于USB位置，通过USB连接器为板卡供电。输入的5V电源会被调节为3.3V、2.5V和1.8V，并分配给板卡上的各个组件。需要注意的是，有些USB集线器可能无法为板卡供电，在尝试通过USB集线器供电之前，要检查JMP5处的电压，确保板卡能从集线器获得5V电源。

6. 基本硬件设置步骤

• USB通信设置：将JMP62和JMP63的跳线连接到中间和右侧引脚（指向“USB”丝印），然后用USB电缆连接DS3104DK的USB连接器和主机计算机的可用USB端口。
• 串行通信设置：将JMP62和JMP63的跳线连接到左侧和中间引脚（指向“RS232”丝印），然后用标准DB - 9串行电缆连接DS3104DK的串行端口连接器和主机计算机的可用串行端口（注意要使用标准直连电缆，而不是零调制解调器电缆）。
• 电源设置：若使用实验室电源，将POWER跳线（JMP5）置于PS位置，并在J13和J19连接器上连接5V电源；若使用USB端口供电，将POWER跳线（JMP5）置于USB位置。设置完成后，电源指示灯DS1 - DS4和微控制器状态指示灯DS16应点亮。

7. USB驱动安装

首次使用USB电缆将DS3104DK连接到PC时，Windows会自动检测到板载的USB转串行转换器IC，并启动“找到新硬件向导”。按照以下步骤安装驱动：

1. 在向导的第一个屏幕中，选择“从列表或指定位置安装”，然后点击“下一步”。
2. 在第二个屏幕中，选择“在这些位置搜索最佳驱动程序”，勾选“包括这个位置在搜索范围内”，并浏览到DS3104DK CD - ROM或下载的ZIP文件中的“USB”目录，然后点击“下一步”。
3. 点击“完成”。
4. 当“找到新硬件向导”再次启动时，重复上述步骤。

驱动安装完成后，每次将DS3104DK板卡连接到PC的USB端口时，Windows操作系统会将USB转串行转换器IC识别为一个额外的COM端口，DS3104DK软件会自动在主窗口左上角的PORT选择组合框中列出这个额外的COM端口。

三、软件安装与运行

1. 软件安装

目前，DS3104 - SE演示套件软件仅支持Windows 2000或Windows XP操作系统。要安装演示套件软件，可以运行DS3104DK盒子中光盘里的SETUP.EXE文件，也可以从网站www.maxim - ic.com/DS3104DK下载ZIP文件进行安装。

2. 软件运行

软件安装完成后，按照上述硬件设置步骤设置好硬件，然后通过双击Windows桌面上的DS3104演示套件图标或选择“开始”→“程序”→“Dallas Semiconductor”→“DS3104演示套件”来运行软件。主窗口出现后，在左上角的框中选择正确的串行端口。当软件和硬件之间的通信正常建立后，左上角的ID字段应显示3104 rev x，其中x = 0表示A1版本的设备，x = 1表示A2版本的设备。

软件默认以演示模式启动（左上角的DEMO MODE复选框被勾选），这样用户可以在不将DK硬件连接到PC的情况下查看软件。若要将软件与演示套件硬件连接，取消勾选DEMO MODE框，软件会对DS3104 - SE设备进行初始化，然后读取设备状态以准备使用。

3. 命令行选项

演示套件软件支持以下命令行选项：

• -l ：指定一个替代的日志文件，例如：“DS3104DK.exe –l mylog.mfg”。
• -p[port#]：设置串行（COM）端口号，例如：“DS3104DK.exe –p2”设置为COM2。

要将命令行选项添加到安装程序添加到桌面的DS3104 - SE演示套件快捷方式中，可以右键单击快捷方式并选择“属性”，在“快捷方式”选项卡的“目标”文本框中的文本末尾添加一个空格，然后输入命令行选项。

四、软件界面概述

1. 全局配置

主窗口左上角有几个全局状态和配置字段。ID字段显示设备的部件号和版本，PORT字段显示DK板卡连接的COM端口。DEMO MODE复选框默认被勾选，取消勾选后软件才能与DK板卡通信。ENABLE POLLING复选框默认也被勾选，用于控制软件对设备的轮询。RESET复选框用于控制设备中的MCR1:RESET。SDH和SONET单选按钮（控制设备寄存器字段MCR3:SONSDH）用于指定输入时钟IC1 - IC9的可用频率选项是1.544MHz（SON）还是2.048MHz（SDH）。

2. 输入时钟监控、分频器和选择器

主窗口左中心部分的框包含了与输入时钟IC1 - IC6、IC8和IC9相关的最常用配置和状态信息。输入时钟编号右侧的软件LED指示灯根据输入监控器报告的状态显示不同颜色，无信号时为红色，检测到正确频率的时钟活动时为绿色，若输入被某个DPLL判定为不合格（DPLL无法锁定）则为品红色。框中间的FREQ和LK MODE字段用于配置每个输入时钟的频率和锁定模式（直接锁定、DIVN、LOCK8K或交替直接锁定），底部的字段用于配置DIVN模式下的DIVN分频器。框中包含PRIORITY字段的部分根据顶部的两个单选按钮选择显示T0 DPLL或T4 DPLL的信息，PRIORITY字段用于配置所选DPLL的输入时钟优先级（1最高，15最低，0禁用），SEL REF字段显示DPLL的所选参考，REF 1、REF 2和REF 3字段显示DPLL的三个最高优先级有效输入，FREQ和PHASE字段显示DPLL报告的实时频率和相位。点击“More”按钮会打开另一个窗口，显示更多输入时钟配置和状态字段。

3. T0 DPLL

T0 DPLL的状态（自由运行、锁定、保持等）显示在STATE文本框中。STATE、SRFAIL和PHMON按钮代表设备中的锁存状态位，按钮为红色时表示DS3104 - SE中相应的锁存状态位已设置，按下按钮会清除锁存状态位并将按钮颜色变回绿色。STATE按钮表示自上次按下以来T0 DPLL的状态发生了变化，SRFAIL表示自上次按下以来所选参考出现故障，PHMON表示自上次按下以来相位监控限制（由PMLIM设置）已被超出。可以使用STATE文本框左侧的组合框强制设置T0 DPLL的状态，使用CLK SEL字段强制选择参考。CLK SEL字段下方的字段用于配置T0 DPLL的恢复或非恢复输入参考切换。T0 DPLL的频率显示在FREQ字段中（DS3104 - SE的T0 DPLL固定为77.76MHz），采集带宽和锁定带宽分别由ABW和LBW字段设置，阻尼因子由DAMP字段设置。如果T0 DPLL所选参考的频率超过主窗口顶部DPLL FREQUENCY LIMITS框中的SOFT LIMIT设置，SOFTLIM LED会变红。PALARM状态LED和PHASE MONITOR及BUILDOUT字段属于高级主题，更多详细信息可参考表4 - 2和DS3104 - SE数据手册。点击“More”按钮会打开另一个窗口，显示更多T0 DPLL配置和状态字段。

4. T4 DPLL

T4 DPLL的状态（锁定或未锁定）显示在STATE字段中。LOCK和NO INPUT按钮代表设备中的锁存状态位，按钮为红色时表示DS3104 - SE中相应的锁存状态位已设置，按下按钮会清除锁存状态位并将按钮颜色变回绿色。LOCK表示自上次按下以来T4 DPLL的状态发生了变化，NO INPUT表示T4 DPLL没有可用的有效输入。可以使用CLK SEL字段强制选择T4 DPLL的参考。T4 DPLL的频率显示在FREQ字段中，当FREQ字段的值改变时，如果T4 APLL框中的SRC DPLL字段设置为T4，则T4 APLL框中的Input Freq和Output Freq字段会相应改变，以匹配新的T4 DPLL频率，OC1 - OC7输出时钟组合框中的所有T4选项也会变为从新的T4 APLL频率派生的频率，这与DS3104 - SE中的实际情况一致。T4 DPLL的带宽由BW字段设置，阻尼因子由DAMP字段设置。如果T4 DPLL所选参考的频率超过窗口顶部DPLL FREQUENCY LIMITS框中的SOFT LIMIT设置，SOFTLIM LED会变红。LKT4T0和T4MT0字段属于高级主题，更多详细信息可参考表4 - 3和DS3104 - SE数据手册。点击“More”按钮会打开另一个窗口，显示更多T4 DPLL配置和状态字段。

5. T0 APLL和T0 APLL2

Input Freq字段用于配置T0 APLL DFS的频率（具体细节参考DS3104 - SE数据手册），APLL输出频率始终是输入频率的四倍。当Input Freq字段的值改变时，Output Freq字段会相应改变，OC1 - OC7输出时钟组合框中的所有T0选项也会变为从新的T0 APLL频率派生的频率，这与DS3104 - SE中的实际情况一致。在正常操作中，T0 APLL2的输出频率固定为312.5MHz（是标准XGMII时钟速率的两倍），该速率显示在T0 APLL2 Output Freq文本框中。当T0 APLL DFS或T0 APLL2 DFS配置为可编程DFS操作时（见4.10节），它们各自的Input Freq和Output Freq字段会以“P”前缀指定频率，表示可编程DFS模式已启用。

6. T4 APLL

T4 APLL可以根据SRC DPLL字段的设置连接到T4 DPLL的输出或T0 DPLL的输出。当SRC DPLL设置为T4时，Input Freq字段会跟随T4 DPLL的FREQ字段。当SRC DPLL设置为T0时，Input Freq字段有多个频率选项可供选择。Input Freq字段用于配置T4 APLL DFS的频率（具体细节参考DS3104 - SE数据手册），APLL输出频率始终是输入频率的四倍。当Input Freq字段的值改变时，Output Freq字段会相应改变，OC1 - OC7输出时钟组合框中的所有T4选项也会变为从新的T4 APLL频率派生的频率，这与DS3104 - SE中的实际情况一致。同样，当T4 DPLL框中的FREQ字段的值改变时，如果T4 APLL框中的SRC DPLL字段设置为T4，则T4 APLL框中的Input Freq和Output Freq字段会相应改变，以匹配新的T4 DPLL频率，OC1 - OC7输出时钟组合框中的所有T4选项也会变为从新的T4 APLL频率派生的频率。当T4 APLL DFS配置为可编程DFS操作时（见4.10节），Input Freq和Output Freq字段会以“P”前缀指定频率，表示T4 APLL DFS的可编程DFS模式已启用。

7. 输出时钟

该框中的字段用于配置DS3104