ISL34341和ISL76321评估套件使用指南

一、概述

这份手册涵盖了ISL34341和ISL76321评估套件。这些套件能让用户在实验室环境中使用SerDes（串行器/解串器），并方便地在示波器上观察高速和并行信号。套件内容如图1所示，原理图和软件GUI可从http://www.intersil.com/data/EV/ISL34341_Eval_Kit_Software.zip下载。ISL34341和ISL76321套件有细微差别，ISL76321使用Molex电缆，而ISL34341使用Rosenberger电缆，除非特别说明，ISL76321可替代ISL34341。

文件下载：ISL34341KIT1Z.pdf

二、术语说明

为方便用户，评估板上的许多连接器和开关都标有设备引脚名称。但有时需要区分连接器和设备引脚，表1列出了特定情况下采用的术语。

SHORTHAND	REFERS TO:	WHY SO SPECIFIC?
ser.PCLK_IN	PCLK_IN device pin. SerDes is in video serializer mode.	We are referring to the device pin specifically and not the BNC connector. There are several paths on the EVB to the device pin.
serEVB.PCLK_IN	BNC connector labeled PCLK_IN. SerDes is in video serializer mode.	This BNC is factory configured to be a sense output.
des.PCLK_IN	PCLK_IN device pin. SerDes is in video deserializer mode.	We are referring to the device pin specifically and not the BNC connector. There are several paths on the EVB to the device pin.
desEVB.PCLK_IN	BNC connector labeled PCLK_IN. SerDes is in video deserializer mode.	This BNC is factory configured to be a high impedance input.

评估板也支持用户自定义，除非另有说明，所有功能和设置的讨论都假设评估板处于出厂状态。任何对ISL34340的引用都应视为ISL34341，ISL34340是旧设备，功能是ISL34341的子集，已不再可用。

三、评估套件使用方法

3.1 用户提供视频信号

串行器需要有效格式的视频才能工作，且必须与ISL343xx设备的PCLK频率匹配，具体细节见设备数据手册。这些信号可通过使用带状电缆将原始RGB驱动器连接到J20，或使用额外的函数发生器驱动J20上的VSYNC、HSYNC和PCLK引脚（非BNC）来提供。如果未提供DATAEN，则需将其连接到VDD33。串行器板上的BNC连接器仅为感应“输出”（用于连接示波器）。可将LCD面板连接到J20以查看解串器的视频输出。由于8b/10b编码会为链路正常运行创建必要的转换，因此不需要视频数据，此时可评估侧通道和I²C主模式。

3.2 测试模式信号

用户可通过I²C接口访问4种内置测试模式。其中三种是固定的重复高、低和混合频率模式，这些模式最适合通过电缆两端的SMA在示波器上直接观察。此外，还有一个内置的PRBS（伪随机二进制序列）发生器和PRBS检测器，可方便地一起用于评估不同长度、类型和质量的电缆在不同频率下的性能。这在Tx芯片的寄存器0x06中启动，Rx板上的寄存器0x07有一个8位错误计数器，用于记录PRBS错误，该寄存器在读取时会自动清零。第12页的“PRBS GUI Setups”展示了运行PRBS时Tx和Rx芯片的设置。

3.3 所需设备

1. 3.3V电源，1A - 应用于I²C集线器。
2. 50MHz函数发生器 - 为两块板提供PCLK_IN。
3. 带USB接口的Windows PC - 通过I²C总线配置设备。
4. 500MHz示波器 - 用于信号观察的最低要求。

四、评估板

每个套件包含两块评估板（EVB），一块用于串行器，另一块用于解串器。

4.1 SerDes性别选择

SerDes的性别由SS2开关设置（如表2所示），出厂时已预设。虽然SerDes和EVB在视频串行化和解串行化功能上可互换，但有两点需要注意：

1. Rosenberger连接器极性：由于Rosenberger HSD电缆的设计，引脚1 + 3输入的信号从引脚2 + 4输出。为适应这一点，其中一块评估板的P2旋转了90°，按惯例，这是解串器EVB。
2. desEVB上的PCLK_IN BNC是一个输入，用于连接外部函数发生器，为解串器提供REFCLK。对于serEVB，这个BNC是一个感应输出，用于监控输入的ser.PCLK。

SS2 SETTING	SerDes FUNCTION	EVALUATION BOARD NAME
TX	Video Serializer	serEVB
RX	Video Deserializer	desEVB

4.2 评估板供电

EVB尽可能直接访问所有引脚，因此没有电源保护设备。错误的电源应用（反向、过电压）可能会严重损坏SerDes。EVB可通过以下任何一种方式供电：

1. J2，“以太网”连接器，这是使用提供的接口板的默认方法。
2. 绿色POWER端子块。
3. J1，100引脚堆叠连接器。

POWER NODE	SILKSCREEN LABELS	FUNCTION
VDD1V8	1.8V	SerDes supply
VDD3V3	3.3V	SerDes supply
V_MISC	MISC_V	J20 (usually to power LCD panel), STATUS LED, crystal oscillator

VDD1V8和VDD3V3进一步分为SerDes上每个供电引脚的独立域。标有“POWER JUMPER”的6x2引脚头提供了一个方便的位置来监控电压。每个供电引脚的电流可通过切断该引脚头对面板背面的短路迹线来单独测量。

4.3 BNC感应输出（内置1k探头）

关键信号通过950Ω电阻“探测”并连接到BNC和SMA连接器。当连接到设置为50Ω输入的示波器时，这些形成一个“内置1k探头”，可高保真地查看这些信号，就像直接在设备引脚处探测一样。内置探头避免了带接地夹的夹式探头的麻烦，而且所有内置探头都经过匹配，以保持它们之间的定时关系。当使用具有适当带宽（通常>1GHz）的示波器时，被探测信号的上升时间和信号完整性不会降低。当只关注功能而信号完整性是次要考虑因素时，可使用较低频率的示波器进行调试。内置1k探头与示波器的50Ω输入形成电阻分压器，将信号衰减20倍，因此一个方便的设置是100mV/div.，相当于2V/div.。

4.4 J20 50引脚头用于外部连接

J20是50引脚头，可访问SerDes上的所有引脚，除了SERIOP/N。其用途包括：

1. 连接外部RGB发生器或LCD。
2. 连接示波器探头尖端。
3. 连接逻辑分析仪。

4.5 J1 100引脚头用于外部连接

J1是堆叠板对板连接器，提供与J20相同的连接性，匹配连接器是AMP 5 - 179031 - 4。

4.6 DesEVB.PCLK_IN BNC

由于兼容性原因，PCLK_IN BNC未端接，因此看起来像一个高阻抗输入，直接连接到des.PCLK_IN。实验室函数发生器通常具有50Ω源阻抗，并假设负载为50Ω。因此，当驱动高阻抗时，实际电压将是仪器设置的两倍。例如，设置为3V，实际为6V！注意：为避免意外使SerDes.PCLK_IN过电压，可使用在线BNC终端器或在RCIT位置焊接一个50Ω电阻。如果在RCIT处焊接了一个50Ω电阻，在从J20或J1驱动时要注意这个负载，大多数CMOS驱动器无法驱动如此低的负载。

4.7 SerEVB.PCLK_IN BNC

这是一个1k感应输出。要将其更改为输入，用0Ω跳线替换RCI1。在这种情况下，驱动DesEVB.PCLK_IN时的注意事项同样适用。

4.8 晶体

6引脚封装Y1可容纳5mmx7mm的6引脚（Epson SG - 9001CA系列）或4引脚（Abracon ASV系列）晶体振荡器。为利用内置的POR电路，时钟需要在芯片完全上电后才能启用。上电和时钟后进行硬复位（复位按钮）也同样有效。需要注意的是，评估板上存在扩频开关并不意味着SerDes能与扩频时钟一起工作。JP3电阻跳线应移动以完成des.PCLK_IN和晶体之间的路径，出厂时，JP3将J20和J1连接到des.PCLK_IN。

五、接口板

接口板（如图3所示）提供以下功能：

1. 通过单个外部3.3V电源为评估板提供3.3V和1.8V电源。3.3V电源有两个连接，一个连接到稳压器和SerDes，另一个连接到VMisc，用于为状态LED和板载振荡器（如果使用）供电。
2. 为PC提供USB到I²C桥接。 电源和I²C通过CAT - 5电缆分配到评估板，选择CAT - 5电缆是因为它们广泛可用（这些电缆中没有高速信号）。要从接口板为评估板供电，必须安装6x2引脚头中的所有跳线。当通过其他方式为评估板供电时，如果接口板仍用于提供与PC的连接，则必须移除这些跳线以断开来自接口板的电源。

六、设置

6.1 评估板设置

• 通过用户的带状电缆将原始RGB发生器连接到serEVB.J20。
• 通过用户的带状电缆将LCD面板或其他接收器连接到desEVB.J20。
• 将3.3V直流电源连接到接口板。
• 通过USB电缆将PC连接到接口板。
• 通过以太网电缆将serEVB和desEVB连接到接口板。
• 通过Rosenberger电缆连接serEVB和desEVB。

在这个系统中，如果任何组件工作不正常或未连接，结果将是“没有图像”或“无法通过I²C通信”。以下子部分帮助用户确保每个组件都正确设置，反之，当出现问题时，这部分也是一个很好的调试指南。

6.2 VSYNC/HSYNC极性设置

为使串行器正确传输视频，它必须知道RGB驱动器提供的VSYNC和HSYNC信号的极性。极性设置不当的症状可能从无法传输到部分传输（缺少颜色）不等。按以下步骤检查和调整serEVB上的VSYNC和HSYNC极性：

1. 将外部RGB驱动器连接到J20。
2. 将示波器连接到HSYNC和VSYNC BNC。
3. 对于图5所示的低电平有效极性，SS4和SS3开关应设置为HIGH位置。
4. 对于图6所示的高电平有效极性，SS4和SS3开关应设置为LO位置。 在desEVB上，SS4和SS3控制解串器的VSYNC和HSYNC输出极性。

6.3 PCLK极性设置

图像出现颗粒感或间歇性通常是由于PCLK极性设置不当。serEVB.PCLK_IN和des.PCLK_OUT BNC提供了一种方便的方式来准确查看PCLK边沿与RGB、VSYNC、HSYNC、DE信号的关系。SerDes只能通过I²C寄存器设置来调整PCLK有效边沿。

6.4 I²C本地访问

要通过I²C本地设置寄存器，必须满足以下条件：

• 必须通过BNC、J20或J1向desEVB提供des.PCLK_IN（REF_CLK）。
• 必须通过J20或J1（非BNC）向serEVB提供ser.PCLK_IN。
• SS1必须设置为SLV位置。
• 将serEVB的I²C地址设置为0x60（所有SS6拨码开关设置为0）。
• 将desEVB的I²C地址设置为0x62（SS6拨码开关IC2A0 = 1，其他设置为0）。

6.5 GUI安装

GUI允许从PC设置和查看SerDes的I²C寄存器。安装步骤如下：

1. 运行文件Intersil_I2C_Comm_Installer_V316.exe。
2. 在安装目录中找到Intersil_I2C_Comm_V316.exe并创建快捷方式。
3. 将快捷方式移动到桌面或其他方便的位置。

七、快速启动

假设原始RGB源已连接到J20，以下是一个示例启动过程：

7.1 示波器设置

• 所有通道设置为100mV/div.，直流50Ω耦合。
• 时基设置为100ns/div.。
• 在Ch3（ser.VSYNC）的上升沿触发。
• 测量Ch1频率（ser.PCLK_IN）。

7.2 外部函数发生器提供REFCLK

• 通过BNC电缆连接到des.PCLK - IN。
• 将函数发生器设置为示波器Ch1测量的频率（ser.PCLK_in）。
• 将幅度设置为1.0V（注意事项见第5页的“DesEVB.PCLK_IN BNC”）。

八、GUI使用

打开两个GUI实例，一个控制串行器，另一个控制解串器，两个GUI将通过同一个接口板通信。寄存器文件定义设置了通用GUI的“个性”。

1. 打开GUI，双击“Intersil_I2C_Comm_V316.exe”。
2. 加载寄存器映射定义文件：ISL34341_Serializer.isl（文件 -> 打开 -> 通信寄存器定义）。
3. 寄存器映射位于：/”安装目录”/ REG_ISL_Files。
4. 确保I2C地址与串行器评估板的值匹配。
5. 点击TEST按钮，确保其下方的状态框变为绿色，显示“Pass”。如果I2C地址更改，必须点击TEST按钮。
6. 打开第二个GUI “Intersil_I2C_Comm_V316.exe”。
7. 加载寄存器映射定义ISL34341_Deserializer.isl。

如果选择的I²C地址不是寄存器映射的默认值，确保串行器和解串器的地址不同。芯片地址在标有“I2C Addr”的单元格中更改。这是一个非常灵活的工具，寄存器可以单独或一起写入。要写入单个寄存器，点击“write”列中的任何单元格，删除该单元格的内容，然后输入该寄存器的新值并按回车键。该单元格右侧的球显示最新操作的状态，成功写入后将变为绿色。要读取寄存器，点击“read”列中的任何单元格，该单元格将更新为该寄存器的当前值。窗口中的任何单元格都可以更改。如果要读取或写入设备RAM，可以在“Adr”列中更改寄存器地址，该RAM位置可以像其他寄存器一样读取或修改。该工具中的所有单元格都可以保存到ASCII文件中，以后可以召回，默认模板就是这样生成的。要保存所有单元格，点击“File”下拉菜单并点击“Save”，选择一个合适的名称，因为修改默认模板不是一个好主意。加载模板时，寄存器值是之前保存的值，这些值可能不反映寄存器中的实际值。有两个按钮“Read All Active Registers”和“Write All Active Registers”，用于读取或写入表中的所有32个寄存器。加载模板后，最好点击“Write All Active Registers”，然后点击“Read All Active Registers”，以确保GUI和SerDes设备之间没有差异。

九、PRBS GUI设置

图8和图9显示了运行PRBS时串行器和解串器的GUI设置。PRBS设置条件与寄存器默认值的变化用红色圆圈表示。错误计数是在解串器寄存器0x07中读取的8位值，用绿色圆圈表示。除了0x07中的错误计数外，还必须监控解串器上的时钟输出和状态引脚，以确保接收到有效数据。如果解串器失去锁定，例如频率突然变化，当没有接收到数据时，错误计数可能继续报告零错误。当使用稳定的时钟驱动串行器和解串器时，这永远不会是一个问题。要返回正常视频，可以将寄存器值编程回其先前的值，或者简单地对两个芯片进行复位。当PRBS运行时，侧通道会自动禁用，因此用户无法向链路的远程端发送配置数据。在标准评估配置（如图4所示）中，这不是一个问题，因为两个芯片都连接到USB集线器。

以上就是ISL34341和ISL76321评估套件的详细使用指南，希望能帮助工程师们更好地进行相关的测试和开发工作。大家在使用过程中遇到任何问题，欢迎在评论区交流讨论。