TDC7201-ZAX-EVM评估模块使用指南

一、引言

在电子设计领域，准确的时间 - 数字转换至关重要，像LIDAR这类应用就对其有很高要求。TDC7201-ZAX-EVM评估模块（以下简称TDC7201EVM）为我们评估TDC7201时间 - 数字转换器的性能提供了便利。本文将详细介绍该评估模块的使用方法，希望能对电子工程师们有所帮助。

文件下载：TDC7201-ZAX-EVM.pdf

二、TDC7201EVM概述

2.1 关键特性

• 评估功能：可对TDC7201时间 - 数字转换器进行评估。
• 连接性：能与MSP430 Launch Pad（MSP - EXP430F5529LP）相连。
• 用户界面：具备用户友好的TDC720xEVM GUI界面。
• 输入接口：设有START1、START2、STOP1和STOP2输入连接。
• 供电方式：由MSP430 LaunchPad供电，无需外部电源。

三、设备清单

• TDC7201EVM
• TDC720xEVM GUI（[下载链接](http://www.ti.com/tool/tdc7201 - zax - evm)）
• MSP430 launchpad（[下载链接](http://www.ti.com/tool/msp - exp430f5529lp)）
• Micro - USB电缆
• 双功能发生器（如Tektronix AFG3102 1GS/s，100MHz）
• 装有Windows XP或Windows 7的PC
• 4根BNC - 到 - SMA电缆

四、快速启动

1. 下载并安装TDC720xEVM（GUI）软件，具体步骤见后续软件安装部分。
2. 用USB电缆将MSP430 LaunchPad连接到PC。
3. 通过J1和J2将TDC7201EVM连接到MSP430 LaunchPad。
4. 通过J5和J4将START1和STOP1脉冲连接到TDC7201EVM，详细设置见硬件配置部分。
5. 启动GUI，操作方法见GUI和操作部分。
6. 在GRAPH选项卡上，按下START GRAPH按钮。

五、软件安装

5.1 安装TDC720xEVM GUI

1. 从[http://www.ti.com/tool/tdc7201 - zax - evm](http://www.ti.com/tool/tdc7201 - zax - evm)下载TDC720xEVM软件GUI压缩文件到桌面。
2. 解压该文件。
3. 运行setup.exe文件。
4. 按照安装向导完成GUI的安装。
5. 安装完成后，可在默认安装文件夹（如C:Program Files (x86)Texas InstrumentsTDC720xEVM）中找到安装程序。

5.2 MSP430固件升级（仅新Launchpad需要）

1. 打开TDC720xEVM GUI。
2. 点击Debug选项卡。
3. 点击Update Firmware。
4. 在第一个提示框中点击Next，阅读并接受许可协议后再点击Next继续。
5. 选择Select Firmware，然后点击Browse：
   • 进入下载TDC720xEVM GUI的文件夹，默认安装文件夹为C:Program Files (x86)Texas InstrumentsTDC720xEVM。
   • 找到Firmware文件夹，其位于默认安装文件夹内，即C:Program Files (x86)Texas InstrumentsTDC720xEVMFirmware。
   • 选择TDC720xEVM固件文本文件。
6. 在MSP430 LaunchPad板上，按下BSL按钮（S5），并用USB电缆将MSP430 Launch Pad连接到PC。若检测到设备，固件升级工具上显示的文本将从No device connected变为Found 1 device。
7. 在MSP430 USB固件升级GUI上，点击Upgrade Firmware。
8. 完成后点击Close。

5.3 检查连接

1. 若未连接，用USB电缆将MSP430 Launch Pad连接到PC。
2. 若未连接，通过J1和J2将TDC7201EVM连接到MSP430 Launch Pad。
3. 打开计算机的设备管理器，右键点击“我的电脑”，选择“属性”，然后选择“设备管理器”。
4. 向下滚动到Ports (COM & LPT)，检查TDC7200EVM (COMx)连接情况。

5.4 打开GUI

1. 若未连接，用USB电缆将MSP430 Launch Pad连接到PC。
2. 若未连接，通过J1和J2将TDC7201EVM连接到MSP430 Launch Pad。
3. 从开始菜单运行TDC720xEVM GUI，默认位置为ProgramsTexas InstrumentsTDC720xEVM。
4. GUI应自动连接并显示相应界面。

六、硬件配置

6.1 TDC7201EVM连接

1. 若未连接，用USB电缆将MSP430 Launch Pad连接到PC。
2. 若未连接，通过J1和J2将TDC7201EVM连接到MSP430 Launch Pad。
3. 设置双功能发生器：
   • 通道1设置：
     • 脉冲1周期
     • 突发模式
     • 频率 = 40 kHz
     • 延迟 = 0 s
     • 幅度 = 3.3 Vpp
     • 偏移 = 1.65 V
     • 占空比 = 20 %
     • 突发触发源 = 外部
   • 通道2设置：
     • 脉冲1周期
     • 突发模式
     • 频率 = 40 kHz
     • 延迟 = 19 μs（飞行时间TOF）
     • 幅度 = 3.3 Vpp
     • 偏移 = 1.65 V
     • 占空比 = 20 %
     • 突发触发源 = 外部
4. 连接输入信号：
   • 用USB - 到 - SMA电缆将双功能发生器的通道1连接到TDC7201EVM的START1_EXT连接器（J5）。
   • 用USB - 到 - SMA电缆将双功能发生器的通道2连接到TDC7201EVM的STOP1_EXT连接器（J4）。
5. 连接触发输入：将DTG_TRIG (TP9)连接到双功能发生器的TRIGG输入，DTG_TRIG由MCU在TDC7201开始新测量时生成。

6.2 跳线设置

• JP1：VCC电源跳线
  • 连接引脚1到引脚2：通过MSP430为VCC供电（推荐）
  • 断开引脚1和引脚2：不通过MSP430连接VCC，需外部供电
• JP2：时钟源跳线
  • 连接引脚1到引脚2：通过MSP430为VCC供电（推荐）
  • 断开引脚1和引脚2：不通过MSP430连接VCC，需外部供电

七、GUI和操作

1. 若未打开，打开TDC720xEVM GUI，可通过点击开始菜单，依次选择All Programs、Texas Instruments、TDC720xEVM并选择TDC720xEVM来运行。
2. 点击TDC720x选项卡，确保选择TDC1并采用推荐的寄存器配置。
3. 点击Graph选项卡，然后点击START GRAPH，若按硬件配置部分的说明操作，应能读取到19 μs。
4. 计算飞行时间：
   • 在GUI中点击TOF_ONE_SHOT选项卡。
   • 若按硬件配置部分的说明操作，应能看到类似的测量结果寄存器值。
   • 使用测量模式2的飞行时间计算公式计算飞行时间，具体公式如下： [TOF_{n}=[ (TIME1)( normLSB )+ offset ]+left(right. CLOCKCOUNT {n} )(CLOCKperiod) -left[left(TIME{n+1}right)right. (normLSB)] [TOF{n}= normLSB left(TIME1-TIME_{n+1}right)+left(right.CLOCKCOUNT {n} )(CLOCKperiod)] [normLSB =frac{(CLOCKperiod )}{(calCount )}] [calCount =frac{ CALIBRATION2 - CALIBRATION1 }{( CALIBRATION2_PERIODS )-1}] 其中：
   • (TOF_{n}) [秒]：从START到第n个STOP的飞行时间测量值
   • (normLSB) [秒]：校准后的归一化LSB值
   • (TIME1)：TDC7201寄存器地址0x10给出的时间1测量值
   • (TIME_{n + 1})：TDC7201寄存器地址0x12、0x14、0x16、0x18和0x1A给出的(n + 1)时间测量值
   • (CLOCKCOUNT{n})：寄存器地址0x11、0x13、0x15、0x17和0x19中的第n个时钟计数值
   • (CLOCKperiod) [秒]：外部时钟周期
   • (offset) [秒]：恒定测量偏移
   • (CALIBRATION1) [计数]：第一个校准周期的TDC计数，位于寄存器地址0x1B
   • (CALIBRATION2) [计数]：第二个校准周期的TDC计数，位于寄存器地址0x1C
   • (CALIBRATION2_PERIODS)：校准计数位，位于寄存器地址0x01
   • 使用测量结果寄存器中的值验证飞行时间约为19 μs。
5. START_EXT2/STOP_EXT2测试：
   • 修改输入信号连接：
     • 断开START_EXT1 (J5)的USB - 到 - SMA电缆连接，将双功能发生器的通道1重新连接到TDC7201EVM的START_EXT2连接器（J8）。
     • 断开STOP_EXT1 (J4)的USB - 到 - SMA电缆连接，将双功能发生器的通道2重新连接到TDC7201EVM的STOP_EXT2连接器（J7）。
   • 重复上述步骤1 - 4，但在步骤2中点击TDC720x选项卡时，确保TDC7201: Select TDCx字段采用推荐的TDC2寄存器配置。

八、板布局和原理图

8.1 板布局

提供了TDC7201EVM的顶层、底层、接地层和电源层布局图，但需注意这些图并非按比例绘制，仅用于展示板的布局，不能用于制造。

8.2 原理图

TDC7201EVM的原理图如图所示，为电路设计和分析提供了参考。

九、物料清单

详细列出了TDC7201EVM的物料清单，包括各个元件的设计编号、数量、值、描述、封装、参考编号、零件编号和制造商等信息，方便工程师进行采购和替换。

通过以上步骤，电子工程师们可以全面了解和使用TDC7201 - ZAX - EVM评估模块，进行TDC7201时间 - 数字转换器的性能评估。在实际操作过程中，你是否遇到过一些特殊情况呢？欢迎在评论区分享你的经验。