National Semiconductor DS90UR905/906评估套件使用指南

在电子设计中，串行器（Serializer）和解串器（Deserializer）在数据传输方面起着关键作用，尤其是在处理高速数据和长距离传输时。National Semiconductor的DS90UR905串行器和DS90UR906解串器评估套件为我们提供了一个很好的测试和开发平台。下面将详细介绍这个评估套件的相关内容。

文件下载：SERDESUR-65USB/NOPB.pdf

评估套件简介

用途与特点

该评估套件的演示板并非用于EMI测试，其设计目的是方便用户访问设备引脚，设有监测或施加信号的抽头点、用于终端匹配的额外焊盘以及多种连接器选项，便于用户进行各种测试和开发工作。

套件内容

• 一块配备DS90UR905的串行器板
• 一块配备DS90UR906的解串器板
• 一条2米长的高速USB 2.0电缆（4针USB A到5针迷你USB）
• 评估套件文档（本用户手册）
• DS90UR905/906数据手册

芯片组应用场景

DS90UR905/906芯片组支持在两线串行流上实现各种8位彩色显示应用，单LVDS（FPD_LINKII）接口非常适合任何显示系统接口。典型应用包括导航显示器、自动柜员机（ATM）、销售点（POS）系统、摄像机、全球定位系统（GPS）、便携式设备/仪器、工厂自动化等。同时，它们也可用作24位通用LVDS串行器和解串器芯片组，能在20至65 MHz的时钟速度下，在长达10米的电缆长度上，于 -40至 +105°C的温度范围内传输数据。

工作原理

串行器板接受1.8V/3.3V输入信号，FPD-LINKII串行器将1.8V/3.3V LVCMOS并行线转换为带有嵌入式LVDS时钟的单个串行化LVDS数据对，串行数据流以基时钟速率的28倍进行切换。例如，当输入时钟为65 MHz时，FPD-LINKII的传输线速率为1.56Gbps（24数据位 x 65MHz）。解串器板接受带有嵌入式时钟的FPD-LINKII串行化数据流，并将数据转换回并行的1.8V/3.3V LVCMOS信号和时钟，且无需外部参考时钟来防止谐波锁定。此外，当发射器的PCLK丢失时，接收器时钟输出会输出一个内部生成的25MHz ± 20% PCLK，该功能可根据需要关闭。

评估套件的设置

连接步骤

1. 使用套件中提供的2米高速USB 2.0电缆，将电缆线束的4针USB A端连接到串行器板，5针迷你USB插孔连接到解串器板。需要注意的是，DS90UR905和DS90UR906不支持USB标准，不要将其插入USB设备，也不要将USB设备插入演示板。
2. 跳线和开关在工厂已配置好，通常无需更改即可立即运行芯片组。如需详细信息，请参考配置设置和数据手册。
3. 从视频解码器板连接扁平电缆（未提供）到串行器板，并从解串器板连接另一根扁平电缆（未提供）到面板。对于50欧姆信号源，需向DIN[23:0]和TCLK提供1.8V/3.3V LVCMOS输入信号电平，并在DS90UR905串行器板上添加50欧姆并联终端电阻R1 - R25。
4. Tx和Rx板的电源必须通过电源插孔（VDD）外部供电，两块板的接地通过电源插孔（VSS）连接。

电源连接

串行器和解串器板必须分别通过串行器板上的J4（VDD）和J5（VSS）以及解串器板上的J4（VDD）和J5（VSS）外部供电。需注意，施加到串行器（DS90UR905）或解串器（DS90UR906）VDD端子的最大电压为 +2.5V，VDDI或VDDIO的绝对最大电压为 +4.0V，超过电压最大值可能会损坏设备。

电路板详细介绍

DS90UR905 Tx串行器板

• 输入接口：2x25针IDC连接器J1接受24位1.8V或3.3V RGB数据以及时钟输入，VDDI必须外部设置为1.8V或3.3V LVCMOS输入。
• 电源与开关设置：串行器板通过J4（VDD）和J5（VSS）连接器外部供电。要使串行器正常工作，S1上的S1 - PDB开关必须设置为HIGH，S1 - CONFIG0、CONFIG1和BISTEN必须设置为LOW。用户可在S1 - RFB上选择上升或下降沿参考时钟，HIGH表示上升沿数据锁存，LOW表示下降沿数据锁存。
• USB接口：板底的USB连接器P2（USB - A侧）提供与解串器板的LVDS信号接口连接，顶部的P1（迷你USB）未安装，请勿使用套件中提供的电缆连接。

DS90UR906 Rx解串器板

• 接口连接：板顶的USB连接器J2（迷你USB）提供FPD - LINKII信号与串行器板的接口连接，底部的J3（迷你USB）未安装，不使用套件中提供的电缆连接。
• 电源与开关设置：解串器板通过J9（VDD）和J7（VSS）连接器外部供电。要使解串器正常工作，S1上的S1 - SLEEPB和开关必须设置为HIGH。用户可通过S1 - RRFB选择上升或下降沿参考时钟，HIGH表示上升沿选通，LOW表示下降沿选通。
• 输出接口：2x25针IDC连接器P1提供对24位1.8V或3.3V LVCMOS和时钟输出的访问。

配置设置

Tx演示板配置

• VDDI设置：通过JP2选择VDDI的LVCMOS输入配置，可选择1.8V（默认）或3.3V。
• S1开关设置：包括RFB（选择TCLK的上升或下降沿锁存输入数据）、PDB（电源控制）、CONFIG0和CONFIG1（需接地以实现正常操作）、BISTEN（开启或关闭BIST功能）、VODSEL（选择FPD - LINK II输出VOD）、RES2（需接地以实现正常操作）等。
• 去加重功能选择：通过JP5和VR3进行去加重功能选择和调整。使用去加重时，建议VODSEL = HIGH。去加重必须根据应用频率、电缆质量、电缆长度和连接器质量进行正确调整，通常从无去加重开始，逐渐施加去加重，直到时钟锁定且无数据错误。
• I2C寄存器可编程接口：通过ID[x]J6、JP3和VR4进行I2C地址和RID值的设置。
• USB线连接：通过JP13和JP14设置USB电缆的红色和黑色线连接，建议将红色线连接到VSS，黑色线连接到VSS。

Rx演示板配置

• VDDIO设置：通过JP1选择VDDIO的LVCMOS输入/输出配置，可选择1.8V（默认）或3.3V。
• S1开关和STRAPS设置：S1开关包括PDB（电源控制）、BISTEN（开启或关闭BIST功能）、RES0（需接地以实现正常操作）等。STRAPS设置有两种方式：一是通过六步的动态选择方法，二是通过在相应电阻焊盘上放置10K欧姆0201尺寸的电阻进行永久设置。
• 输出监测：通过JP4监测接收器PLL LOCK状态，通过JP3监测BIST PASS状态。
• USB线连接：通过JP11和JP12设置USB电缆的红色和黑色线连接，建议将红色线连接到VSS，黑色线连接到VSS。

典型连接与测试设备

测试设备选择

• TX输入信号生成设备：可使用数字视频源（如数字视频处理器或图形控制器，具有数字RGB（1.8V/3.3V LVCMOS）输出）、Astro Systems VG - 835视频发生器或其他能产生符合数据手册规定的正确输入电平的信号/视频发生器。还可选择逻辑分析仪或示波器。
• RX输出信号监测设备：可使用支持数字RGB（1.8V/3.3V LVCMOS）输入的LCD显示面板、National Semiconductor DS90UR905串行器（Tx）、逻辑分析仪或示波器，以及带宽至少为65MHz的示波器用于观察1.8V/3.3V LVCMOS信号，带宽为1GHz的示波器用于观察差分信号。LVDS信号可使用高阻抗/高带宽差分探头（如TEK P6247或P6248差分探头）轻松测量。

故障排除

如果演示板不能正常工作，可按以下步骤进行快速检查和故障排除：

1. 检查Tx和Rx板的电源和接地是否正确连接。
2. 检查电源电压（典型值为1.8V）和电流消耗。串行器板在时钟和所有数据位以65MHz切换时应消耗约100mA电流，解串器板应消耗约120mA电流。
3. 验证输入时钟和输入数据信号是否满足要求（VIL、VIH、tset、thold），并确保数据在所选时钟的上升/下降（RFB引脚）沿被选通。
4. 检查跳线和开关设置是否正确。
5. 检查电缆连接是否正确。

同时，还提供了故障排除图表，针对不同的问题给出了相应的解决方案。例如，若只有输出时钟，需确保数据应用到正确的输入引脚；若无输出数据，需确保输入数据有效等。

附录

附录部分包含了串行器（Tx）和解串器（Rx）演示板的PCB原理图、布局和叠层信息，为进一步的设计和开发提供了详细的参考。

通过以上对National Semiconductor DS90UR905/906评估套件的介绍，相信大家对该套件的使用有了更深入的了解。在实际应用中，大家可以根据具体需求进行灵活配置和测试，若在使用过程中遇到问题，可参考本指南进行排查和解决。你在使用类似评估套件时遇到过哪些独特的问题呢？欢迎在评论区分享。