德州仪器TPIC8101评估模块使用指南

在电子工程师的日常工作中，评估集成电路的性能和操作是一项重要任务。德州仪器（TI）的TPIC8101评估模块（EVM）为工程师提供了一个便捷的平台，用于评估TPIC8101双通道爆震传感器接口IC的性能。本文将详细介绍TPIC8101 EVM的特性、操作和使用方法。

文件下载：TPIC8101EVM.pdf

一、模块简介

TPIC8101 EVM评估模块套件旨在帮助设计师评估TPIC8101双通道爆震传感器接口IC的操作和性能。该套件包含一个TI通信板（TIger）、一个IC EVM板和TPIC8101 IC。具体的设备和封装配置如下表所示：	转换器	IC	封装
U1	TPIC8101DWG4	DW - 20

二、评估模块设置

（一）硬件连接

TI通信板应通过包装盒中的30针连接器连接到IC EVM板。表2和表3展示了TPIC8101 EVM上的各种跳线和测试点，需要注意的是，并非所有测试点都已安装。

跳线名称	跳线标签	描述
JP1	VDD_SEL	安装（默认）：连接USB时，TI通信板提供5V VDD电源轨。未安装：必须从外部向VIN测试点提供5V电源轨。
JP2	CLK_SEL	安装（默认）：连接USB时，TI通信板向TPIC8101提供时钟信号，GUI可调整频率。未安装：必须从外部向XCLK测试点提供时钟信号。
JP3	INT/H	安装（默认）：连接USB时，TI通信板以GUI中指定的周期提供INT/H方波信号。未安装：必须从外部向INT/H跳线引脚2提供INT/H信号。

（二）快速启动指南

使用EVM可按以下快速启动步骤操作：

1. 将USB电缆的一端插入TIger通信板，另一端插入PC的USB端口。
2. 连接5V电压电源：若VDD_SEL跳线已连接（默认设置），5V电源由TI通信板提供；也可通过将测试点VDD与外部电源连接并断开VDD_SEL跳线来提供5V电源。
3. 连接高频振荡输入（例如8 MHz）：若CLK_SEL跳线已连接（默认设置），高频振荡信号由TI通信板提供；也可通过将测试点XCLK与外部函数发生器连接并断开CLK_SEL跳线来提供高频振荡信号。
4. 提供积分窗口信号（例如5 ms）：若INT/H跳线已连接（默认设置），积分窗口信号由TI通信板提供；也可移除INT/H跳线，并使用函数发生器从外部向INT/H端子的引脚2提供信号。
5. 连接爆震传感器输出信号（例如10 KHz）：爆震传感器输出信号连接到测试点CH1或CH2（分别对应通道1和2），可来自爆震传感器或外部函数发生器。

三、GUI操作

（一）软件包

可从TPIC8101 EVM工具文件夹下载TPIC8101 EVM GUI。安装后，运行可执行文件TPIC8101EVM.exe启动GUI。

（二）默认SPI模式操作

上电后，SPI处于默认模式，此时SDO直接等于SDI（回显功能）。在此模式下，主控制器（TI通信板）可以传输五个命令来配置IC。具体设置细节可在数据手册（SLIS110）的第13页找到。在每个设置中，从组合框中选择一个值，然后按下“Send SPI”按钮。如果IC正常工作，应读取到完全相同的SPI响应。可进行以下设置：

1. 设置预分频器和SDO状态
2. 选择通道
3. 设置带通中心频率
4. 设置增益
5. 设置积分时间常数
6. 进入高级SPI模式。一旦进入高级模式，除非设备重启，否则无法返回正常模式。

（三）高级SPI模式操作

高级SPI模式在默认SPI模式的基础上增加了一些功能。向SDI写入一个控制字节，并首先移位最高有效位（MSB）。SDO上的响应字节也以MSB首先移位。响应字节对应于先前的命令。因此，SDI移入控制字节n并移出响应命令字节(n - 1)。每对控制/响应命令需要两个完整的8位移位周期来完成一次传输。数据手册（SLIS110）的第14页显示了带有预期响应的控制字节。在高级SPI模式下，只有掉电条件才能在后续上电周期中将SPI模式重置为默认状态。

（四）时钟和积分窗口设置

TI通信板可以生成两种方波形式，一种高频方波可作为外部时钟频率信号（如8 MHz），另一种低频方波可作为积分窗口（如5 ms）。

• 使用外部时钟：勾选“Enable”框，并在编辑框中输入所需频率。设置更新后，按下“Update Osc”按钮。
• 使用积分窗口：勾选“Enable”框，并在编辑框中输入一个4位十六进制数字。十六进制0000是TI通信板可以产生的最快方波，十六进制FFFF对应最慢的波形。该波形由微控制器的GPIO产生，因此频率是近似的。例如，十六进制01C6产生一个100 Hz的方波，可作为5 ms的积分窗口。可使用以下近似公式来计算给定时间窗口所需的十六进制值： [ HEX=frac{t - 25 mu s}{22 mu s} ]

四、评估范围和典型设置

（一）GUI变量范围

表4展示了GUI中每个变量可输入的可接受值范围。	变量	十进制范围	SPI命令范围	选项数量
设置预分频器和SDO状态	下拉菜单	0x40–0x51	18
选择通道	下拉菜单	0xE0–0xE1	2
设置带通中心频率	0到63	0x00–0x3F	64
设置增益	0到63	0x80–0xBF	64
设置积分时间常数	0到31	0xC0–0xDF	32
EVM外部时钟频率	4, 5, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 24	不适用	9
积分窗口设置	不适用	0x0000–0xFFFF	65536

（二）典型测试设置

• 外部信号到CH1或CH2：通道1输入300 mV峰峰值、7.2 kHz的信号。
• EVM外部时钟频率：6 MHz
• 带通中心频率：7.27 KHz（第42个增益设置(0x22)，SPI 0x2A）
• 增益：0.381（第34个增益设置(0x22)，SPI 0xA2）
• 积分时间常数：106 µs（第10个代码，SPI 0xCA）
• 积分窗口设置：0x0110

这种设置会产生如图6所示的典型EVM波形。

五、模块布局和原理图

（一）板布局

图7和图8展示了TPIC8101EVM PCB的板布局，但未提供TIGER通信板的板布局和PCB。

（二）原理图

图9展示了TPIC8101EVM的原理图。

六、物料清单

表5列出了TPIC8101EVM的物料清单，包括各种电容、电阻、测试点、跳线等元件的详细信息。

七、使用注意事项

（一）适用范围

EVM仅适用于产品或软件开发人员在研发环境中使用，用于对TI半导体产品进行可行性评估、实验或科学分析。EVM没有直接功能，不是成品，不得直接或间接组装到任何成品中。

（二）保修条款

TI保证TI EVM在交付给用户后的90天内符合TI公布的规格。但TI对因用户疏忽、滥用、不当安装或测试等原因造成的缺陷不承担责任。如果EVM不符合保修规定，TI的唯一责任是选择修理、更换EVM或向用户账户贷记相应金额。

（三）法规通知

不同国家和地区对EVM的使用有不同的法规要求，如美国的FCC规定、加拿大的Industry Canada规定、日本的无线电法规定等。用户在使用EVM时需要遵守相应的法规。

（四）使用限制和警告

EVM不得用于功能安全和/或安全关键评估，包括但不限于生命支持应用的评估。用户在处理或使用EVM之前，必须阅读并遵循TI提供的用户指南和其他相关文档，包括任何警告或限制通知。在操作EVM时，应在TI推荐的规格和环境条件下进行，避免超出规定的性能评级和规格，以免造成人身伤害、财产损失或设备损坏。

总之，TPIC8101 EVM为工程师提供了一个全面的平台，用于评估TPIC8101双通道爆震传感器接口IC的性能。在使用过程中，工程师需要严格按照操作指南进行设置和操作，并注意相关的法规和安全要求。你在使用TPIC8101 EVM的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。