BUF16821EVM - USB评估板及软件使用指南

一、引言

在电子设计领域，评估板的使用对于验证芯片性能和功能至关重要。BUF16821EVM - USB评估板是德州仪器（Texas Instruments）推出的一款用于评估BUF16821性能的平台。本文将详细介绍该评估板的硬件设置、软件安装及使用方法，希望能为电子工程师们在使用该评估板时提供帮助。

文件下载：BUF16821EVM-USB.pdf

二、BUF16821EVM - USB概述

2.1 BUF16821芯片特性

BUF16821是一款可编程伽马电压发生器和 (V{COM}) 校准器，集成了双存储体存储器。它拥有16个可编程伽马通道和2个可编程 (V{COM}) 通道，非常适合用于10位源TFT - LCD参考驱动器。

2.2 评估板套件内容

评估板套件包含以下物品：	物品	数量
BUF16821EVM - USB PCB测试板	1
USB_DIG_Platform PCB	1
USB电缆	1
桶形插头电缆组件	1
用户指南CD - ROM	1

2.3 相关文档

德州仪器提供了以下相关文档：	文档	文献编号
BUF16821产品数据表	SBOS428B
USB_DIG_Platform用户指南	SBOU058

三、硬件设置

3.1 硬件工作原理

BUF16821测试板硬件通过与USB_DIG_Platform板上的 (I^{2}C) 接口和通用输入/输出（GPIOs）连接，为外部连接提供了分流电压、总线电压和接地的连接点。

3.2 J1（25针公DSUB）信号定义

J1上的各引脚信号定义如下：	J1引脚	信号	BUF16821引脚
1 - 8	N/C	无连接
9	I2C_SCK	无连接
10	I2C_SDA2	无连接
11	N/C	无连接
12	I2C_SCK_ISO	I2C时钟信号（SCL）通道1，可通过开关断开
13	I2C_SDA_ISO	I2C数据信号（SDA）通道1，可通过开关断开
14 - 16	N/C	无连接
17	VDUT	开关3V/5V电源，电源关闭时数字I/O也关闭
18	VCC	无连接
19 - 20	N/C	无连接
21	GND	公共接地连接
22 - 25	N/C	无连接

3.3 USB_DIG_Platform工作原理

USB_DIG_Platform是一个通用数据采集系统，主要控制设备是TUSB3210。通过EVM套件中的桶形连接器电缆组件，可通过J5连接外部电源。

四、硬件连接步骤

4.1 静电放电警告

BUF16821EVM - USB上的许多组件容易受到静电放电（ESD）的损坏，因此在拆包和处理评估板时，应使用接地腕带，并在经认可的ESD工作站操作。

4.2 典型硬件连接

将BUF16821测试板和USB_DIG_Platform板通过25针DSUB连接器连接在一起，并提供电源。外部连接可以是BUF16821将要集成的实际系统。

4.3 连接硬件

轻轻推动DSUB连接器的两侧，确保两个连接器完全连接，松动的连接可能会导致间歇性操作。

4.4 连接电源

先连接USB_DIG_Platform板的电源，再连接USB电缆。因为如果先连接USB电缆，计算机将尝试与未通电的设备通信，设备将无法响应。此外，BUF16821EVM - USB还需要一个外部电源，该电源的电压可能因具体测试需求而异。

4.5 连接USB电缆

电源连接后，将USB电缆连接到USB_DIG_Platform。通常，计算机将弹出“找到新硬件，USB设备”的对话框，随后变为“找到新硬件，USB人机接口设备”，这表示设备可以使用。

4.6 跳线设置

4.6.1 BUF16821EVM - USB跳线

跳线	默认设置	用途
JMP1	INT	选择BUF16821的VSD引脚连接到USB_DIG_Platform生成的VDUT信号，还是连接到终端T2以使用外部电源为数字电路供电
JMP2	INT	选择BUF16821的SDA引脚连接到USB_DIG_Platform生成的I2C_SDA_ISO信号，还是连接到终端T4以使用外部源控制I2C数据线
JMP3	INT	选择BUF16821的SCL引脚连接到USB_DIG_Platform生成的I2C_SCK_ISO信号，还是连接到终端T4以使用外部源控制I2C时钟线
JMP4	INT	选择BUF16821的BKSEL引脚由BUF16821EVM - USB上的手动开关控制，还是由连接到终端T3的外部源控制
JMP5		设置I2C A0地址，可设置为高或低

4.6.2 USB_DIG_Platform跳线

跳线	默认设置	用途
JUMP1	EXT	选择外部电源或总线电源，通常使用外部电源，因为USB总线电源有噪声
JUMP2	EXT	同JUMP1
JUMP3	EE ON	确定TUSB3210在加电或复位时从何处加载USB_DIG_Platform固件
JUMP4, JUMP5	L, L	设置USB板的地址，通常只有在使用多个板时才更改
JUMP9	5V	选择被测设备电源（VDUT）的电压
JUMP10	WP ON	写保护固件EEPROM
JUMP11	WP ON	写保护校准EEPROM
JUMP13	REG	使用稳压器输出生成VDUT电源
JUMP14	9V	使用外部9V电源
JUMP17	BUS	正常VDUT操作
JUMP18	VDUT	将GPIO上拉连接到VDUT电源或VCC电源

4.7 硬件特性

4.7.1 BKSEL：OTP存储体选择开关

该开关位于BUF16821EVM - USB测试板上，用于选择操作EVM时使用的存储体。Bank 0选择存储在BUF16821 Bank_0中的伽马曲线，Bank 1选择存储在Bank_1中的伽马曲线。如果JMP4设置为EXT，该开关无效。

4.7.2 JMP1：I2C SCK控制设置

JMP1设置为INT时，VSD引脚连接到USB_DIG_Platform生成的可切换VDUT信号，该电压可根据USB_DIG_Platform上的JUMP9设置为3.3V或5V。设置为EXT时，可使用连接到终端T2的外部电源为BUF16821提供数字电源电压。

4.7.3 JMP2： (V_{SD}) 控制设置

JMP2设置为INT时，I2C数据信号由USB_DIG_Platform的I2C_SDA_ISO信号生成；设置为EXT时，可使用连接到终端T4的SDA引脚的外部源为BUF16821提供I2C SDA信号。

4.7.4 JMP3：BKSEL控制设置

JMP3设置为INT时，I2C时钟信号由USB_DIG_Platform的I2C_SCK_ISO信号生成；设置为EXT时，可使用连接到终端T4的SCL引脚的外部源为BUF16821提供I2C SCK信号。

4.7.5 JMP4：I2C SDA控制设置

JMP4设置为INT时，OTP存储体选择由BUF16821测试板上的BKSEL开关控制；设置为EXT时，可由连接到终端T3的外部控制信号确定使用哪个OTP存储体。

4.7.6 JMP5：I2C地址硬件设置

JMP5用于设置BUF16821上A0 I2C地址引脚的硬件设置，可将A0地址设置为逻辑“1”或逻辑“0”，以允许两个唯一的I2C地址。

4.7.7 BUF16821设备放置

BUF16821EVM - USB板上有两个位置可安装BUF16821测试设备：

• U2位置：可安装焊接在DIP转接板上的BUF16821设备，能全面评估其输出能力，且功率焊盘连接正确，可在评估时有效散热。
• U1位置：是一个28针测试插座，可快速评估和编程多个设备，但该插座没有连接到BUF16821的PowerPAD™，由于散热限制，安装在此处的BUF16821无法发挥其全部输出能力。

4.7.8 端子排TPG1

端子排TPG1在一排引脚和一排过孔上提供单个输出信号，为用户提供了多种将BUF16821输出信号与可用显示面板接口的选项。用户可以开发自定义电缆将引脚直接连接到各自的面板，或直接焊接到单个过孔。

五、软件安装与使用

5.1 硬件要求

BUF16821EVM - USB软件已在Microsoft® Windows® XP、Vista和Windows 7操作系统（OS）上进行了测试，支持美国和欧洲地区设置。

5.2 软件安装

软件包含在随EVM套件发货的CD中，也可通过TI网站上的BUF16821EVM - USB产品文件夹获取。安装步骤如下：

1. 将光盘插入可用的CD - ROM驱动器。
2. 导航到驱动器内容并打开BUF16821EVM - USB软件文件夹。
3. 使用WinZIP®或类似的文件压缩程序打开压缩文件（BUF16821EVM - USB.zip），将文件提取到硬盘上的特定BUF16821EVM - USB文件夹（例如，C:BUF16821EVM - USB）。
4. 导航到创建的BUF16821EVM - USB文件夹，找到setup.exe文件并执行以开始安装。
5. 安装过程中，用户可选择安装目录，默认位置为C:Program FilesBUF16821和C:Program FilesNational Instruments。
6. 接受德州仪器和国家仪器的许可协议。
7. 安装完成后，点击“完成”。

5.3 软件功能与设置

5.3.1 启动软件

通过Windows开始菜单，选择“所有程序”，然后选择BUF16821EVM - USB程序。如果计算机无法与EVM通信，会弹出错误提示。此时，应检查USB电缆两端是否正确连接，确保在连接USB电缆之前已连接USB_DIG_Platform电源，还需检查PC USB人机接口设备驱动是否正常。

5.3.2 I2C地址选择

JMP5用于设置BUF16821的I2C地址引脚，硬件和软件必须正确设置才能实现BUF16821EVM - USB与软件之间的通信。

5.3.3 测量电源

需要测量BUF16821EVM - USB测试板上相对于GND的电源（ (V{s}) ），并将其输入到软件界面顶部的 (V{SUP}) 字段中。各通道的电压根据输入的 (V{SUP}) 值计算得出： [V{CHANAL }=frac{V_{SUP } × Code }{1024}] 其中，Code是通道寄存器中转换为十进制格式的值。

5.3.4 读取DAC按钮

按下“读取DAC”按钮，可读取BUF16821 (DAC / V_{COM}) 寄存器的当前内容，并更新相应的文本框。

5.3.5 写入DAC按钮

写入 (DAC / V_{COM}) 寄存器的方法取决于“自动写入”功能是否启用：

• 启用“自动写入”功能时，写入单个通道后，用户切换到软件中的其他文本框，输出电压会立即改变。此时按下“写入DAC”按钮，输出电压不会改变。
• 禁用“自动写入”功能时，用户可输入所有通道的所需值，然后按下“写入DAC”按钮，所有通道的输出电压将同时改变。

5.3.6 复位按钮

按下“复位”按钮，会对BUF16821进行通用调用复位。复位后， (DAC / V_{COM}) 寄存器的状态取决于OTP是否已编程。如果OTP已编程，通道寄存器将加载OTP存储器中最近编程的值；如果OTP存储器未编程，通道寄存器将默认为1000000000，即中电源。同时，会调用“读取DAC”以更新相应的通道文本框。

5.3.7 保存到文件按钮

可使用“保存到文件”按钮将BUF16821 DAC的寄存器配置以模拟电压和十六进制格式保存到文本文件中。

5.3.8 从文件加载按钮

通过“从文件加载”按钮，可将先前评估保存的数据加载到BUF16821中。

5.3.9 更改 (DAC / V_{COM}) 模拟电压

可通过以下几种方式调整任何DAC或 (V_{COM}) 通道的电压：

• 直接在电压文本框中输入所需电压。
• 使用软件主窗口上的滑块，先选择要调整的通道，然后调整滑块以更新该通道的电压。
• 使用主软件窗口上的±1 Code和±5 Code按钮，分别进行精细和粗略调整。

5.3.10 运行批处理按钮

按下“运行批处理”按钮，可配置BUF16821在连续循环中循环通过不同的寄存器配置。连接到最终应用程序时，此功能可用于循环通过不同的伽马设置，以确定给定应用的最佳设置。

5.3.11 控制面板按钮

按下“控制面板”按钮，会弹出一个显示面板，可使用一组图形滑块调整每个通道的输出。DAC代码和相应的输出值会自动更改。

5.3.12 编程OTP所有通道按钮

按下“编程OTP所有通道”按钮，可将当前伽马曲线编程到BUF16821的非易失性存储器中，所有通道（包括 (V_{COM}) ）将同时编程，存储在通过BKSEL开关选择的存储体中。

六、硬件原理图与布局

6.1 原理图

BUF16821EVM - USB的原理图展示了其电路连接和信号传输路径，有助于工程师理解其工作原理。

6.2 PCB布局

PCB布局图显示了BUF16821EVM - USB各组件的位置和布线情况，但需注意这些布局图并非按比例绘制，主要用于展示电路板的布局，不能用于制造PCB。

6.3 物料清单

物品编号	数量	值	参考编号	描述	供应商/制造商	零件编号
1	1	249 kΩ	R1	电阻，249 kΩ 1/16W .5% 0603 SMD	Susumu Co Ltd	RR0816P - 2493 - D - 39D
2	2	4.7 μF	C1, C2	电容器，钽电容，4.7 μF 35V 10% SMD	Vishay/Sprague	293D475X9035C2TE3
3	2	1 μF	C3, C4	电容器，陶瓷电容，1 μF 25V Y5V 0603	Murata Electronics North America	GRM188F51E105ZA12D
4	8	0.1 μF	C5 - C12	电容器，0.10 - μF 25 - V陶瓷Y5V 0603	Kemet	C0603C104Z3VACTU
5	1		U1	插座，TSSOP 28 - 针ZIF	ENPLAS	OTS - 28(28) - 0.65 - 01
6	2		U2	连接器，RCPT .100"