模拟: 对于采用双向自动检测IC TXB0104在电平转换端口传输中组态的分析

发布时间:2024-01-31  

Abstract

本文引用地址:

是应用在AM3352(Sitara MCU/MPU等)和EMMC (嵌入式多媒体存储卡)芯片之间通信的双向转换芯片。当系统的软件资源配置不足,需要转换芯片自己识别信号传输方向的时候,需要注意外部硬件设计,不然可能会出现挂载时好时坏的失效情况。

问题背景:

EMMC与AM3352挂载失败,定位为工作异常。实测中发现如图中线路所示:

1.只有D0通道无信号,因为将D0数据线由主芯片(AM3352)侧飞线到EMMC,D0开始传输数据信号,eMMC挂载正常(该情况下在AM3352侧也能测到D1/2/3的数据波形);

2.将D0飞线跨过该转换芯片,同时断开D2(在转换芯片与eMMC之间),挂载失败;——综合1、2,说明D2在挂载的时候需要使用到,同时在双向转换芯片中D2通道正常;

3.将D0和D2数据线在U7中对应的电平转换通道中交叉焊接,测试D0无信号(D0无信号的时候D1/2/3也无波形),eMMC挂载失败;

4.将D0飞线跨过该转换芯片,同时将D2数据线连接U7的D0通道,可以正常挂载上;——双向电平转换芯片中D0通道正常,但连接上D0数据后异常;

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图1.异常板子的电路图

挂载时好时坏的板子分别在正常时、异常时的D0信号波形如下

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图2.正常(上)和异常(下)挂载的板子传输信号D0通道波形

问题聚焦:

检查线路图后发现, OE上拉到3.3VCCB。规格书明确指出,针对在上电过程中,OE在电源稳定之前必须保持低电平。

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图3.规格书中声明OE的上电时序

现同时通过原始电阻分压采样VCCB上电时序和OE的管脚波形,发现OE与VCCB同时上电。

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图4. 原始电阻分压时序展开:OE与VCCB同时上电

VOLB识别低电平的状态在3.3V供电状态最高为0.4V,因此要延长VOE保持低电平的时间,让保证识别到低电平状态。

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图5.高低电平阈值比较

整改方案:

为了能保证OE在上电期间保持足够的低电平,建议将R24电阻替换成1uF的电容。利用电容替代电阻的方法可以适当增加RC时间常数来稳定OE保持低电平的时间。

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图6.原始电路基础上的整改方案

重新通过原始电阻分压采样VCCB上电时序和OE的管脚波形,发现换成1uF电容电压时序展开(t=1/RC),在VCCB稳定后OE保持低电平(<0.35VCCB)的时间约为320us,挂载异常不再复现。

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图7.enable建议时间

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图8.VCC与OE爬升时间拉长

分析总结:

经过测试分析,延长OE的低电平时间可以有效地避免MCU和EMMC芯片握手失败。

这种导致芯片传输挂机失败的原因是由于在上电期间的传输口是不定态所致。

如果TXB0104的OE脚没被拉低,则在上电期间传输口A,B会处于不定态(低电平,高电平或高阻态),此时要求和传输口A,B相连的EMMC和MCU相应I/O口此刻应保持确定的高阻态,以确保上电期间EMMC和MCU的I/O口不会被短路。 如果TXB0104的OE脚在上电期间被拉低(将对地电阻换成电容),则传输口A,B是处于确定的高阻态,对相连的EMMC和MCU的I/O没有影响,信号就能正常传输。

所以在OE端口挂电容能保证上电期间传输口确定的高阻态,故障因此得以消除。

为了简化用户系统的设计分析,下面通过一个流程图来梳理TXB0104的I/O口各个状态对应系统的应用可能,避免类似的不定态传输导致信号判断失误。

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图9.I/O端口状态流程图

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