DS250DF410EVM 评估模块使用指南：从硬件到软件的全面解析

在高速串行链路设计中，数据传输的稳定性和可靠性至关重要。TI 的 DS250DF410 四通道多速率重定时器，凭借其集成的信号调理功能，为长距离、有损且受串扰影响的高速串行链路提供了出色的解决方案。今天，我们就来详细探讨一下 DS250DF410EVM 评估模块的使用方法，包括硬件设置、软件配置以及一些最佳实践和测试案例。

文件下载：DS250DF410EVM.pdf

一、DS250DF410 简介

DS250DF410 是一款四通道多速率重定时器，集成了信号调理功能。它能够扩展长距离、有损且受串扰影响的高速串行链路的传输距离和鲁棒性，实现低至 10 - 15 或更低的误码率（BER）。每个通道可独立锁定 20.6 Gbps 至 25.8 Gbps 的连续串行数据速率，或支持的子速率（÷2 和 ÷4），如 10.3125 Gbps 和 12.5 Gbps。该器件采用单电源供电，对外部组件的需求极少，这大大降低了 PCB 布线的复杂度和物料清单（BOM）成本。其先进的均衡功能包括低抖动 3 抽头发射有限脉冲响应（FIR）滤波器、自适应连续时间线性均衡器（CTLE）和自适应判决反馈均衡器（DFE），可有效扩展有损互连和具有多个连接器及串扰的背板的传输距离。集成的 CDR 功能非常适合前端光模块应用，可重置抖动预算并对高速串行数据进行重定时。此外，它还在每个通道对实现了 2x2 交叉点，为主机提供了通道交叉和扇出选项。

二、硬件描述与设置

1. 跳线检查

在开始测试之前，首先要检查 EVM 的跳线设置，确保其与文档中的图 1 一致。这一步是基础，正确的跳线设置能保证后续硬件连接和功能的正常运行。

2. 连接 PC

使用提供的 USB 电缆将 EVM 连接到 PC，这为后续的软件配置和数据交互奠定了基础。

3. 电源连接

连接 3.3V 电源（最大 2A），EVM 板上有一个 3.3V 至 2.5V 的稳压器，可为重定时器提供所需的 2.5V 电源。要注意在 J10 插头上使用多个跳线，以确保电源连接的稳定性。

4. 连接测试系统

默认情况下，EVM 有四个差分 RX 输入和四个差分 TX 输出可供用户使用。使用 Huber + Suhner 1x8 MXP 电缆组件将 RX 和 TX 信号连接到测试通道。需要注意的是，评估板上的所有 TX 和 RX 通道都通过 220 nF 的电容进行了交流耦合，因此在使用该 EVM 时无需外部交流耦合电容。

三、软件描述

1. 软件安装

下载 SigCon Architect

访问 www.ti.com/tool/sigconarchitect 下载最新版本的 SigCon Architect（撰写本文档时，最新版本为 2.0.0.4）。这是后续进行设备配置和测试的基础软件。

安装软件

从下载的文件中提取可执行文件（.EXE）并运行，按照安装向导的指示完成 SigCon Architect 的安装。

获取设备配置文件

通过“Special Note”链接请求 DS250DF410 配置文件的下载链接，使用 TI MySecure 软件访问权限获取软件访问权限。同样，从下载的文件中提取可执行文件并运行。

2. 软件运行与设备连接

启动软件

双击桌面上的 SigCon Architect 图标启动软件。

添加设备

如果“Selection”面板中未列出 DS250DF410，可通过“Device”选项卡选择“Manage Devices”，点击“+”图标并选择“DS250DF410”设备型号，填写“New Device Name”（建议为 DS250DF410），选择 EVM 上配置的从地址（典型设置为 0x30），然后点击“OK”。

建立连接

通过“Selection”面板导航到 DS250DF410 的“Configuration”页面，从下拉菜单中选择“Slave Address”为“0x30”，验证“USB2ANY Details”指定为“USB2ANY 0”，然后点击“Apply”。当应用程序底部显示绿色的“CONNECTED”指示灯时，表示连接成功。

3. 功能页面介绍

低级别页面

该页面允许用户对 DS250DF410 上的所有寄存器进行读写操作。用户可以点击“Read All”将每个寄存器的数据从设备加载到“Register Map”中，通过“Block Select”访问共享、全局或通道寄存器。读取寄存器时，在“Current Address”文本框中输入可读地址或从“Register Map”中选择寄存器，然后点击“Read Register”；写入寄存器时，在“Current Address”文本框中输入可写地址或从“Register Map”中选择寄存器，在“Data”文本框中输入要写入的数据值（十六进制），或根据需要勾选/取消勾选寄存器内的各个位，然后点击“Write Register”。如果选择广播模式进行通道寄存器写入，则指定的写入操作将应用于设备中的所有通道。

眼图监测页面

该页面可让用户可视化 DS250DF410 的眼图，用于评估均衡后接收信号的质量。用户可以选择用于眼图绘制的通道，但只有在显示“CDR Locked”时才能为给定通道生成眼图。通过 EOM_SEL_VRANGE 下拉菜单可以调整眼图的垂直比例，用户可以进行“Single Capture”或选择“Continuous Capture”以在一段时间内累积多个眼图。在眼图监测页面上可以读取水平眼开度（HEO）和垂直眼开度（VEO）。如果用户需要对眼图监测数据进行自己的分析或后处理，可以分别点击“Export Raw Data”和“Export Density”按钮生成包含 63x63 眼图监测值矩阵的 Excel 电子表格。

EEPROM 页面

该页面允许用户创建可编程到 EEPROM 的 DS250DF410 十六进制文件，或根据现有 DS250DF410 十六进制文件中的值配置 DS250DF410 设备。用户可以点击“Update Slot from Device”根据从 DS250DF410 设备读取的值更新 EEPROM 页面设置，点击“Write to EEPROM Hex”创建可编程十六进制文件。需要注意的是，评估模块不包含 EEPROM，但有一个标准 6 针 EEPROM（XU1）的插槽，SigCon Architect 不能直接对 EEPROM 进行编程，EEPROM 十六进制文件可以通过 I2C 通信（如 AARDVARK 或等效接口适配器）烧录到 EEPROM 中。

高级页面

• 设备状态：通过“High Level Page”的“Device Status”选项卡可以查看当前设备状态和控制设置的实时高级摘要。点击“Refresh From Device”确保显示的设置来自设备，该页面上的设置不可编辑。显示的信息包括每个通道的信号检测状态、CDR 锁定状态、Rx 连续时间线性均衡器（CTLE）的增益值、五个判决反馈均衡器（DFE）抽头的增益值、每个重定时器通道的 HEO 和 VEO 值以及每个通道的 FIR 预光标、主光标和后光标抽头的当前十进制值和极性，还会显示系数和以及基于当前 FIR 抽头设置的有效后光标和预光标去加重的近似值。
• Rx EQ/DFE：该选项卡提供了对 DS250DF410 Rx 均衡功能的全面状态和控制能力。用户可以设置设备的四种可用自适应模式之一，选择所需的通道，手动设置 EQ 值，配置 CTLE 增益限制位、VGA 增益位和 EQ 高增益模式位，还可以自定义 CTLE 增益表。在“DFE Controls”部分，用户可以手动配置 DFE 抽头值并启用连续 DFE 自适应。
• 交叉点开关：该选项卡允许用户轻松配置 DS250DF410 重定时器每个相邻通道对实现的 2x2 交叉点。通过“Pair Select”下拉菜单选择要配置的交叉点对（0 - 1 或 2 - 3），使用“Crosspoint Configuration”下拉菜单选择交叉点模式，包括默认模式、扇出模式和通道交叉模式。
• CDR（时钟和数据恢复）：该选项卡提供了一种快速方法来配置 DS250DF410 重定时器以在所需的数据速率和子速率下运行。用户可以在标准模式和手动模式之间进行选择。标准模式允许用户将重定时器速率/子速率编程为一组预定义的标准值之一；手动模式则允许用户手动将重定时器通道编程为 CDR 锁定到特定的数据速率，适用于需要 VCO 范围内但未列在“Standard Data Rate Selection”选项中的数据速率的应用。
• TX FIR/VOD：该选项卡允许用户配置每个重定时器通道的 FIR 抽头设置，将输出设置为特定的电压幅度和/或实现特定的发射预光标和后光标均衡比率。用户可以通过点击每个字段的上下箭头调整 FIR 抽头值，输入所需的值后点击“Set Taps”使输入生效，也可以随时点击“Read Taps”读取当前设置。
• PRBS 选项卡：该选项卡允许用户在 DS250DF410 重定时器的任何通道上配置 PRBS 发生器或检查器功能。启用 PRBS 发生器时，选择所需的通道、模式类型和极性，然后点击“Enable”按钮；启用 PRBS 检查器时，选择所需的通道，设置“Capture Period”，可以选择无限期或有限期测试，点击“Turn ON”开始检查，点击“Clear Checker”清除计数器字段，点击“Reset Checker”重置 PRBS 检查器设置，点击“Turn OFF”关闭检查器并返回默认设置。

四、最佳实践和使用技巧

1. 数据源设置

设置数据源（BERT TX 或 ASIC TX）以生成所需数据速率的 PRBS 模式。并非所有 BERT TX 源都具有 FIR 功能，DS250DF410 接收器通常不需要链路伙伴发射器（BERT TX 或 ASIC TX）施加太多去加重，典型的 3dB 去加重或 0 - 15% 的后光标就足够了。如果 BERT/ASIC TX 具有预光标功能，则 0 - 15% 的预光标应该足够。大多数链路在没有任何 TX 去加重的情况下也可以正常工作。

2. 系统连接

将 EVM 连接到系统，典型的拓扑结构为：BERT TX 或 ASIC TX → SMA 电缆 → 通道 1 → Huber + Suhner 电缆 → DS250DF410 EVM RXn → DS250DF410 EVM TXn → Huber + Suhner 电缆 → 通道 2 → SMA 电缆 → BERT RX 或 ASIC RX。

3. 数据速率设置

选择数据速率后，在 CDR 选项卡上按下“RESET CDR”按钮，只要不更改数据速率或自适应模式，只需按一次。

4. 链路状态检查

检查信号检测和 CDR 锁定状态指示灯，以确定链路是否建立。如果 CDR 锁定，页面上的 CDR 锁定指示灯将变为绿色并显示“CDR locked”。

5. 眼图检查

检查“Device Status”选项卡上显示的水平眼开度（HEO）和垂直眼开度（VEO），用户也可以转到眼图监测页面绘制完整的眼图。

6. 误码率检查

在“PRBS Gen/Checker”选项卡的 PRBS 模式检查器部分点击“Turn ON”，检查重定时器接收器的接收位和错误情况。如有必要，调整链路伙伴发射器的 FIR 设置以达到目标 BER。

7. 重定时器 TX FIR 设置

在“TX FIR/VOD”选项卡上调整重定时器 TX FIR 设置。最好先证明返回路径（重定时器 TX 到 BERT/ASIC RX）正常工作，然后再尝试优化重定时器 RX 参数。可以先在简单的通道 1 上进行测试，以证明重定时器可以无错误地将数据驱动到 BERT/ASIC 中（根据需要优化重定时器 TX FIR），然后切换到更复杂的通道 1，同时保持通道 2 不变。

8. 注意事项

在 25 - 28Gbps 数据速率下，通道中的小缺陷可能会导致问题。要确保电缆正确拧紧（不要过度拧紧），插卡与背板连接器正确配合，BERT RX 与传入数据流正确对齐。在计算总通道损耗时，不要忘记包括测试夹具和电缆的损耗。例如，DS250DF410 EVM 板加上 Huber + Suhner 电缆从设备输出到 Huber + Suhner 电缆末端有 ~4dB 的插入损耗，从 Huber + Suhner 电缆末端到设备输入还有 ~4dB 的插入损耗。

五、测试案例示例

以下是一个使用该 EVM 收集结果的示例测试案例：

• 数据速率：25.78125Gbps
• 数据模式：PRBS31
• 背板插入损耗：-35dB @ 12.9GHz
• 受害 RX 处的串扰：4.1 mV RMS（24.1 mVppd）
• 受害 TX 幅度：1200mVppd
• 受害 TX FIR：C(-1)= -4，C(0)= 24，C(+1)= -3
• 自适应模式：2
• 自适应 RX CTLE：[3,0,0,0]
• 自适应 DFE：[-0x14, +0x2, +0x1, -0x2, 0x0]

测试结果：

• 错误计数 = 0，BER < 1E - 13
• 水平眼开度（HEO）：0.44UI @ 1.5E - 5
• 垂直眼开度（VEO）：190mV @ 1.5E - 5

六、补充文档和电缆组件

1. 补充文档

与该 EVM 相关的所有设计、布局和其他文件如下：	文件描述	文件名称
原理图 PDF	PDF_DS280DF410EVM_Rev2_06 - 17 - 15.pdf
板布局文件	DS250DF410EVM_R2_PD - 15 - 0380_PCB_06172015.brd
板 Gerbers 文件	DS250DF410EVM_R2_PD - 15 - 0380_GRB_06172015.zip
板 s 参数文件夹	EVM/s_parameters/

2. 电缆组件

DS250DF410EVM 使用 Huber + Suhner 1x8 MXP 电缆组件。TI 建议使用以下三个部件号的电缆组件：

• 85014420，MF53/1x8A_21MXP/21SMA/152：“MXP - 15 电缆组件”，与 MXP - 40 相比成本较低，但 SI 性能良好，足以满足 25Gbps 操作。
• 84099607，MF53/1x8A_21MXP/11SK/305：“MXP - 40 电缆组件”，专为 40 + GHz 设计，具有公头电缆端和更长的电缆长度选项。
• 84098900，MF53/1x8A_21MXP/21SK_ergo/305：“MXP - 40 电缆组件”，专为 40 + GHz 设计，具有母头电缆端和更长的电缆长度选项。

如果需要购买电缆组件，可以联系 [e-mail] 或拨打 +1 704 - 790 - 7300，HUBER + SUHNER 公司地址为 8530 Steele Creek Place Drive, Suite H, Charlotte - NC - 28273。

通过以上对 DS250DF410EVM 评估模块的详细介绍，相信大家对该模块的硬件设置、软件配置、使用技巧和测试方法有了更深入的了解。在实际应用中，我们可以根据具体需求灵活运用这些功能，确保高速串行链路的稳定和可靠运行。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。