信号调理产品电路设计与寄存器配置

电子设计 2018-03-12 08:45 次阅读

在高速信号电路设计中,TI的信号调理产品被广泛使用。其中retimer类产品涉及到寄存器配置,因此相比较而言,它的使用最为复杂。本文将以DS125DF1610为例,具体讲解retimer类产品的电路设计与寄存器配置。

下图是DS125DF1610产品资料中的典型应用图。

硬件电路设计可以概括为四个关键部分:

1. 电源:TI的retimer产品供电方式都非常简单,一般只需2.5V单电源,像DS125DF111还可以支持单3.3V供电。从下表可以看到,retimer对电源噪声性能要求不高,通常情况下可以采用DC/DC电源方案,在供电管脚增加适当的滤波电容即可。

            

另外,电源选型时还需要注意功耗问题,在芯片资料中都会给出各种功能组合下的功耗,那么我们就可以根据实际应用计算出最大的功耗,作为电源方案选择的一个参考标准。

2. 时钟:外部参考时钟主要是给retimer内部VCO提供一个校准的参考,它只要求频率的精度在+/-100ppm范围之内即可,而对phase noise没有特别的要求。需要注意的是不同的retimer支持的时钟频率和电平有区别。像DS125DF1610可以支持25 MHz,125 MHz和312.5MHz的单端或差分输入,而大部分10G retimer,比如DS125DF111只支持25MHz的单端输入。设计时需要根据数据手册来进行选择。

  

3. AC耦合电容:高速信号传输通常需要做AC耦合,考虑到布板的方便性以及信号的完整性,TI部分retimer产品在芯片内部会集成该耦合电容,这个需要设计时从产品手册上去确认,避免遗漏或者重复添加。

4. I/O口耐压:如前面所讲,TI retimer一般都是2.5V单电源供电,因此需要注意它的I/O口耐压问题。为了方便与板上主控芯片的对接,retimer内部对I2C,RESET和INTERRUPT口做了特殊处理,都允许直接上拉到3.3V,这个可以从典型应用图上看到。而其他I/O口就需要注意不能超过电源供电电压。

高速信号电路设计还有一个非常重要的地方就是PCB layout,它直接影响信号传输中的性能。在layout时,我们需要注意:

信号、电源和地层的合理分配,信号尽可能的远离噪声源;

保持高速差分线的对称,以及阻抗控制在100Ω±5%以内;

避免差分线的剧烈弯折,使用45°或者曲线弯折;

保证不同差分线对间的skew匹配。

沿信号路径,避免参考平面的不连续而引起阻抗的变化,注意电流返回路径;

AC耦合电容最大选择0402封装,尽可能的保证走线宽度一致,尽量减少过孔数量;

选择的连接器要能满足最高速率性能要求。

在做电路设计时,只要注意到上面提到的这些地方,应该就可以保证芯片正常上电工作和传输链路上信号的性能,接下来我们需要做的是寄存器配置。需要注意,上电后系统最佳的配置顺序是先ASIC,后retimer。这是因为如果retimer先于ASIC 配置,那么这时ASIC高速I/O口发送的数据不稳定,而retimer只要检测到有信号后,就会尝试去锁定,此时自适应出来的参数就不是最优的。

下面还是以DS125DF1610为例,假设外部采用125MHz的参考时钟,系统需要兼容12.5Gbps和6.25Gbps速率,下表就是我们常用到的配置流程。

在讲解retimer配置的具体步骤之前,需要了解什么是掩码方式写入。因为在配置寄存器时,只能对需要配置的bit位进行修改,而其他bit位要保持默认值不变。

以step 2为例,需要对寄存器0x02进行掩码为0x60的写入操作,写入值为0x20。首先,掩码0x60展开后只有bit 5和6为1,也就是说我们只能修改寄存器0x02的bit 5和6,写入的值为数据0x20相对应的bit位值,而寄存器其他bit位要保持出厂默认值不变。

下面将详细说明每步配置的作用。

Step 1:retimer内部寄存器一般分成两类:shared寄存器和channel寄存器。像retimer的一些全局信息,比如chip ID,外部参考时钟的选择等等都在shared寄存器里。因此在配置之前,要清楚将要操作的是哪类寄存器。寄存器0xFF的bit 0就是进行选择。

Step 2:在step 1中已经选定操作的是shared寄存器,所以接下来对0x02寄存器的操作就是选择外部参考时钟,根据datasheet给出的值选中即可。

Step 3~5:一般shared寄存器需要操作的就是选择参考时钟,其它的配置都在channel寄存器中。首先Step 3选中channel寄存器,step 4和5选择哪些channel将同时被修改。如果所有channel采用相同配置,最简便的方法就是将0xFF的bit 1置为1,那么将会以广播的方式修改所有通道,而不用再去配置channel选择寄存器。

Step 6:配置channel寄存器前,将CDR置于复位状态,以保证配置没有完成之前,retimer不会尝试去锁定。

Step 7:CDR锁定速率有两种配置方式。如果系统速率是常见的标准速率,比如下表中列举的值,那么我们直接选择相应的寄存器值即可。但如果不是标准速率,比如11.3Gbps,那么我们就需要采用手动计算VCO工作频率,具体步骤可以参考DS125DF1610产品资料的8.3.2章节。

Step 8:根据CDR锁定时CTLE和DFE自适应算法的区别,通常有四种工作模式可选。如下表,可以根据调试情况,通过寄存器0x31选择其中一种。

四种模式具体区别如下:

Mode 0:手动模式,CTLE和DFE均需要手动设置;

Mode 1:CTLE自适应,而DFE需要手动设置;

Mode 2:CTLE首先自适应到一个最优的设置,然后DFE再自适应调整;

Mode 3:CTLE首先自适应到一个最低要求的水平,然后DFE自适应到最佳设置,最后CTLE再重新自适应到最佳的水平。

Step 9:根据上一步选择的工作模式确定是否需要使能DFE。

Step 10~15:高速接口都是只有接收侧参数可以自适应,发送侧参数需要手动设置。Step 10到15就是用于配置retimer发送信号幅度,加重和FIR滤波器

Step 16:释放CDR复位。

通常情况下,完成上面的配置后,retimer就可以正常锁定工作。如果测试中链路上有误码的话,则需要根据实际情况去优化各个参数。

收藏 人收藏
分享:

评论

相关推荐

AD5930的连续输出模式和突发输出模式

AD5930在datasheet中16页和18页对于控制寄存器中的D7位控制描述是相反的,实际应该是怎么控制的...

发表于 09-25 17:37 3次 阅读
AD5930的连续输出模式和突发输出模式

LSM6DS0配置问题

嗨,我试图通过SPI与LSM6DS0模块通信。我可以成功检索WHO_AM_I寄存器内容,但是当我尝试设置CTRL_REG6_XL...

发表于 09-25 17:33 12次 阅读
LSM6DS0配置问题

LSM9DS0陀螺仪阅读问题

我有一个LSM9DS0,我正在尝试运行。我的I2C工作正常,因为我可以读取两个WHO_AM_I寄存器的正确值。我还可以读回一个...

发表于 09-25 17:27 6次 阅读
LSM9DS0陀螺仪阅读问题

基于80C51单片机位寻址编程

80C51单片机有位处理功能,可以对数据位进行操作,因此就有相应的位寻址方式。所谓位寻址,就是对内部....

发表于 09-25 15:08 15次 阅读
基于80C51单片机位寻址编程

基于FPGA的异步FIFO设计架构

为了得到正确的空满标志位,需要对读写指针进行同步。一般情况下,如果一个时钟域的信号直接给另一个时钟域....

的头像 电子技术应用ChinaAET 发表于 09-25 14:34 56次 阅读
基于FPGA的异步FIFO设计架构

AD9361无发射信号

我在用zedboard和FMCOMMS3进行ad9361的开发,使用官方提供的基于ARM的程序没有问题。 现在我想用纯verilog hdl(没有...

发表于 09-25 14:19 10次 阅读
AD9361无发射信号

AD9854输出波形有失真

手上有一个AD9854的模块,之前所用的程序,产生的正弦波没有问题,正常的应该是产生1MHZ正弦波 当改过控制寄存器后,波形就...

发表于 09-25 14:18 5次 阅读
AD9854输出波形有失真

ADF7242无射频信号是什么原因?

ADF7242上电执行复位指令后,配置寄存器,GFSK SPORT模式,然后发送RC_PHY_RDY指令 和 RC_TX指令,但是...

发表于 09-25 11:50 13次 阅读
ADF7242无射频信号是什么原因?

HMC704寄存器控制不了是什么原因

我现在用HMC704只需要输出一个点频。之前通过基带、软件和CPLD已经控制起来了,现在换成基带直接控制,所有控制字都一样,...

发表于 09-25 11:46 11次 阅读
HMC704寄存器控制不了是什么原因

ad9364输出频点与预期不一致

通过评估软件产生寄存器配置值,配置完成后,tx本振成功锁定,配置为500M,而频谱仪上却出现为348.5M,请帮忙分析一下原因,是...

发表于 09-25 11:39 14次 阅读
ad9364输出频点与预期不一致

AD5930控制字寄存器以一个非设置的频率开始进行扫频

在对AD5930控制字寄存器,开始频率寄存器配置之后,其他寄存器都配置为0,无论处于哪种模式,AD5930都会以一个非设置的频率开...

发表于 09-25 11:26 6次 阅读
AD5930控制字寄存器以一个非设置的频率开始进行扫频

8位、16位、32位MCU的性能大比拼,该如何选择

那从8位转换位32位究竟有什么优势呢?如何来权衡?要很好地理解技术和您的应用程序以确保您做出正确的设....

的头像 电子设计 发表于 09-25 09:30 58次 阅读
8位、16位、32位MCU的性能大比拼,该如何选择

STM32上的CAN通讯是什么?CAN模式功能的详细分析

一.工作模式 通过CAN_MCR寄存器控制INRQ和SLEEP 1.初始化INRQ=1 SLEEP=....

的头像 玩转单片机 发表于 09-24 19:37 118次 阅读
STM32上的CAN通讯是什么?CAN模式功能的详细分析

L99SD01怎么读取故障寄存器

有没有人能够读取故障寄存器。回读设置没有问题,但是故障是隐藏的。 RichA #l99sd01 以上来自于谷歌翻译 以下为原...

发表于 09-21 16:58 18次 阅读
L99SD01怎么读取故障寄存器

基于MCU模块的定时器工作原理解析

在MCU中(M16),定时器是独立的一个模块,M16有三个独立的定时器模块,即T/C0、T/C1和T....

发表于 09-19 16:16 82次 阅读
基于MCU模块的定时器工作原理解析

ATTINY13 20SSI在系统可编程闪存中的8位微控制器的数据手册免费下载

AVR内核结合了丰富的指令集和32个通用工作寄存器。所有32个寄存器都直接连接到算术逻辑单元(ALU....

发表于 09-19 08:00 29次 阅读
ATTINY13 20SSI在系统可编程闪存中的8位微控制器的数据手册免费下载

51单片机的基本组成结构解析

·128bytes的数据存储器(RAM) (52有256bytes的RAM) ·32条I/O口线·....

发表于 09-18 17:00 141次 阅读
51单片机的基本组成结构解析

基于AVR单片机的常见问题解答

所有的C 编译器均已在ATMEL 网站上有关第三方工具供应商的网页上列出;ATMEL 公司在它的网站....

发表于 09-18 16:52 89次 阅读
基于AVR单片机的常见问题解答

时序违例的修正与时序优化的思考方向

时序逻辑电路示意图如下。前后两级寄存器之间有一个组合逻辑运算电路。

的头像 电子发烧友网工程师 发表于 09-15 08:23 227次 阅读
时序违例的修正与时序优化的思考方向

新版IAR调试查看寄存器方法

这不前面写了一篇在较小资源上跑一个实时操作系统,后台有朋友问了该如何优化代码,我大概回答了一点可以优....

的头像 嵌入式资讯精选 发表于 09-14 17:51 293次 阅读
新版IAR调试查看寄存器方法

STM32F103开发板教程之寄存器V3.1版本中文手册免费下载

本手册将由浅入深,带领大家学习 STM32F103 的各个功能,为您开启全新的 STM32 之旅。本....

发表于 09-14 14:08 42次 阅读
STM32F103开发板教程之寄存器V3.1版本中文手册免费下载

IP网络维护的四大难题,如何运营好IP网络

我们利用IP协议就可以使这些性能各异的网络在网络层上看起来好像是一个统一的网络。这种使用IP协议的虚....

的头像 电子设计 发表于 09-14 08:08 687次 阅读
IP网络维护的四大难题,如何运营好IP网络

两款低压DC/DC升压转换器应用电路

无论是驱动白色 LED 背光灯,还是向 RF 和模拟电路、笔记本电脑、平板电脑和其他移动设备供电,所....

的头像 Duke 发表于 09-13 11:53 1483次 阅读
两款低压DC/DC升压转换器应用电路

针对通道化0C48 POS线卡提出的基于PM5360和FPGA的设计方案

本文基于PM5360和FPGA设计通道化OC48线卡,讨论设计需求,给出总体设计方案,重点分析PM5....

的头像 电子设计 发表于 09-13 10:03 199次 阅读
针对通道化0C48 POS线卡提出的基于PM5360和FPGA的设计方案

IEEE1588的原理介绍及在KeyStone1芯片上实现IEEE1588设计方案

软件协议栈通过协议处理以后获得本地的时钟与时钟源的绝对时间差值,然后通过寄存器调整本地绝对时间戳。在....

的头像 电子设计 发表于 09-12 08:59 193次 阅读
IEEE1588的原理介绍及在KeyStone1芯片上实现IEEE1588设计方案

基于adv212的jpeg2000静态图像压缩系统设计

干涉图在压缩后,如果丢失信息过多,或是丢失了部分重要信息,则无法复原出真实的光谱。

的头像 沈丹 发表于 09-12 08:33 723次 阅读
基于adv212的jpeg2000静态图像压缩系统设计

AVR单片机的特点及缺点解析

AVR单片机指令以字为单位,且大部分指令都为单周期指令。而单周期既可执行本指令功能,同时完成下一条指....

发表于 09-10 17:03 150次 阅读
AVR单片机的特点及缺点解析

PIC单片机特点及不足之处解析

PIC单片机系列是美国微芯公司(Microship)的产品,共分三个级别,即基本级、中级、高级,是当....

发表于 09-10 16:55 216次 阅读
PIC单片机特点及不足之处解析

MSP430系列单片机特性及应用领域介绍

MSP430系列单片机是德州仪器1996年开始推向市场的一种16位超低功耗的混合信号处理器,给人们留....

发表于 09-10 16:50 137次 阅读
MSP430系列单片机特性及应用领域介绍

51单片机优缺点及应用领域介绍

应用最广泛的8位单片机当然也是初学者们最容易上手学习的单片机,最早由Intel推出,由于其典型的结构....

发表于 09-10 16:45 202次 阅读
51单片机优缺点及应用领域介绍

如何又快又好的学习单片机?

很多想学单片机的人问的第一句话就是:“怎样才能学好单片机”?今天和大家讨论对于如何开始学单片机、如何....

的头像 传感器技术 发表于 09-10 16:09 357次 阅读
如何又快又好的学习单片机?

时序逻辑电路的建立,保持时间裕量分析

当然上述情况还忽略了时钟的延迟,即默认前后两级寄存器的clk都是同时到达。如果时钟存在正延时,即时钟....

的头像 电子发烧友网工程师 发表于 09-10 10:45 295次 阅读
时序逻辑电路的建立,保持时间裕量分析

为什么寄存器会有建立时间,保持时间要求,以及传输延时的概念

当时钟信号为低电平时,传输门T1导通,数据经过反相器I1,传输门T1,反相器I3,传到QM端。此时T....

的头像 电子发烧友网工程师 发表于 09-08 10:25 422次 阅读
为什么寄存器会有建立时间,保持时间要求,以及传输延时的概念

MAX6625型智能数字温度传感器工作原理及程序设置经验分享

在系统温度测量和控制中,温度传感器的选用正从模拟式向数字式、从集成化向智能化的方向飞速发展。MAX6....

发表于 09-07 15:33 100次 阅读
MAX6625型智能数字温度传感器工作原理及程序设置经验分享

80X86指令系统-算术运算指令总结的详细资料概述免费下载

算术运算指令(Arithmetic)8086/8088提供加、减、乘、除算术操作; 特点:大部分都....

发表于 09-05 15:12 39次 阅读
80X86指令系统-算术运算指令总结的详细资料概述免费下载

如何解决异步FIFO跨时钟域亚稳态问题?

跨时钟域的问题:前一篇已经提到要通过比较读写指针来判断产生读空和写满信号,但是读指针是属于读时钟域的....

的头像 FPGA极客空间 发表于 09-05 14:29 284次 阅读
如何解决异步FIFO跨时钟域亚稳态问题?

PCIe总线自V2.0加入了功能层复位的功能

FLR只复位对应Function的内部状态和寄存器(使其暂时不变化,Making it quiesc....

的头像 电子技术应用ChinaAET 发表于 09-05 09:46 361次 阅读
PCIe总线自V2.0加入了功能层复位的功能

如何开始学单片机?如何开始上手?

先说说单片机,一般我们现在用的比较多的的MCS-51的单片机,它的资料比较多,用的人也很多,市场也很....

的头像 玩转单片机 发表于 09-04 17:16 485次 阅读
如何开始学单片机?如何开始上手?

基于STM32定时器输入捕获解析

输入捕获模式可以用来测量脉冲宽度或者测量频率。STM32的定时器,除了TIM6和TIM7,其他定时器....

发表于 09-04 11:00 59次 阅读
基于STM32定时器输入捕获解析

PCI总线中定义了四种复位名称

热复位(Hot Reset)是一种In-band 复位,其并不使用边带信号。PCIe设备通过向其链路....

的头像 电子技术应用ChinaAET 发表于 09-04 09:19 287次 阅读
PCI总线中定义了四种复位名称

应用于数字电视机顶盒的Java虚拟机的特点介绍

Java虚拟机处于机器和编译程序之间,在任何平台上都提供给编译程序一个共同的接口。Java源程序经过....

的头像 电子设计 发表于 09-03 10:31 433次 阅读
应用于数字电视机顶盒的Java虚拟机的特点介绍

如何在Arria10中Get刷新技能!

那么该如何通过内存映射配置和状态寄存器接口(简称MMR接口)来发送请求呢?为此,我们得掌握如何在内存....

的头像 电子发烧友网工程师 发表于 08-31 17:12 374次 阅读
如何在Arria10中Get刷新技能!

告诉你真正的verilog执行顺序,纠正你的思路偏差

同时大家要明白verilog不是不能实现顺序执行,而是实现顺序执行并不像语法那么直观,最简单的顺序....

的头像 电子发烧友网工程师 发表于 08-31 16:45 496次 阅读
告诉你真正的verilog执行顺序,纠正你的思路偏差

PCIe中断机制介绍(MSI)

当Mask Bits将相关的中断向量(Interrupt Vector)屏蔽后,该MSI将不会被发送....

的头像 电子技术应用ChinaAET 发表于 08-31 15:07 407次 阅读
PCIe中断机制介绍(MSI)

51单片机共有21个特殊功能寄存器

分成DPL(低8位)和DPH(高8位)两个寄存器。用来存放16位地址值,以便用间接寻址或变址寻址的方....

的头像 电子发烧友网 发表于 08-31 14:41 446次 阅读
51单片机共有21个特殊功能寄存器

C语言访问MCU寄存器的方式有哪些?

使用指针的方式来访问特殊功能寄存器的优势在于完全符合标准的ANSI-C,而无需扩展语法,形成“方言”....

的头像 玩转单片机 发表于 08-30 15:42 444次 阅读
C语言访问MCU寄存器的方式有哪些?

如何通过I2C总线I/O口实现系统的多个功能?

随着单片机控制系统的不断扩大以及控制功能不断增多,有限的单个单片机通用I/O口已不能满足同一系统中控....

的头像 电子设计 发表于 08-30 10:05 442次 阅读
如何通过I2C总线I/O口实现系统的多个功能?

飞思卡尔推出CodeWarrior 10开发套,有何特点及应用?

当设计飞思卡尔的广泛的微控制器 (MCU) 和微处理器 (MPU) 解决方案时,CodeWarrio....

的头像 电子设计 发表于 08-30 09:55 882次 阅读
飞思卡尔推出CodeWarrior 10开发套,有何特点及应用?

聊聊原子变量、锁、内存屏障那点事(1)

首先是现代编译器的代码优化和编译器指令重排可能会影响到代码的执行顺序。编译期指令重排是通过调整代码中....

的头像 Linuxer 发表于 08-30 08:20 414次 阅读
聊聊原子变量、锁、内存屏障那点事(1)

凌力尔特8通道、18 位、1Msps逐次逼近寄存器提供了卓越的100dB SNR性能

凌力尔特公司 (Linear Technology Corporation) 推出 8 通道、18....

发表于 08-28 17:26 129次 阅读
凌力尔特8通道、18 位、1Msps逐次逼近寄存器提供了卓越的100dB SNR性能

Root如何处理来自其他PCIe设备的错误消息

高级可校正错误屏蔽寄存器如下图所示,默认情况下,这些bit的值都是0。也就是说,只要发生相关错误,且....

的头像 电子技术应用ChinaAET 发表于 08-28 09:44 367次 阅读
Root如何处理来自其他PCIe设备的错误消息

PCIe错误报告机制上高级错误报告AER

其中,最低5bits为当前错误指针(First Error Pointer),当相关错误状态更新时,....

的头像 电子技术应用ChinaAET 发表于 08-27 11:31 401次 阅读
PCIe错误报告机制上高级错误报告AER

PCIe总线的三种错误报告方式

PCIe设备的配置空间中的状态与控制寄存器如上图所示,通过这些寄存器可以使能(或禁止)通过错误消息(....

的头像 电子技术应用ChinaAET 发表于 08-23 10:14 648次 阅读
PCIe总线的三种错误报告方式

如何将CC1110Fx与CC2510Fx异步串行的方式详细资料概述

本设计说明书的目的是说明如何将CC1110Fx和CC2510Fx配置为异步串行模式。这种模式可以应用....

发表于 08-22 16:18 62次 阅读
如何将CC1110Fx与CC2510Fx异步串行的方式详细资料概述

如何擦除超级时序控制器的EEPROM空间,以及如何逐字节地写入该空间

要逐字节写入EEPROM空间,请执行下列步骤:• 发送从机地址。• 接收应答消息。• 发送EEPRO....

的头像 电机控制设计加油站 发表于 08-22 11:35 582次 阅读
如何擦除超级时序控制器的EEPROM空间,以及如何逐字节地写入该空间

寄存器由什么组成

本文首先介绍了寄存器的原理组成,其次介绍了ARM寄存器组成,最后介绍了寄存器的用途。

的头像 发烧友学院 发表于 08-21 18:33 402次 阅读
寄存器由什么组成

单片机学习汇总资料:FSMC的三个配置寄存器

RTC时钟配置必须要用到BKP寄存器,BKP寄存器在单片机复位、电源复位、待机唤醒模式下是不会更改值....

的头像 电子发烧友网 发表于 08-21 09:42 1628次 阅读
单片机学习汇总资料:FSMC的三个配置寄存器

《LINUX设备驱动开发详解》华清远见详细资料免费下载

任何一个计算机系统的运行都是系统中软硬件协作的结果,没有硬件的软件是空中楼阁,而没有软件的硬件则只是....

发表于 08-20 17:53 50次 阅读
《LINUX设备驱动开发详解》华清远见详细资料免费下载

以PICl6F7x单片机为主控芯片的读卡器系统设计

RC522主要的状态指示寄存器包括ComIrqReg、Er-rorReg、Status2Reg和FI....

发表于 08-20 16:54 128次 阅读
以PICl6F7x单片机为主控芯片的读卡器系统设计

GAL22V10设备详细数据手册免费下载

GAL22V10具有每个OLMC的可变数量的产品术语。在十个可用的OLMCs中,两个OLMCs可以访....

发表于 08-17 08:00 65次 阅读
GAL22V10设备详细数据手册免费下载