中兴设计开发部电路设计规范 - 图文(8)

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软件不可能使得驱动器同时打开导致硬件损坏。

如下图的设计是存在问题的，当软件调试过程中，可能出现OE1*和OE2*同时打开导致驱动器发生冲突的风险。

在设计中，我们应当避免总线冲突的出现。不仅仅是避免正常工作中任何时刻两个以上的驱动器同时驱动总线，也要避免在单板/系统上电过程中、单板上电后逻辑下载完成之前或者初始化完成之前同时驱动总线。

某单板设计中，对LVTH器件的OE端处理不当，在单板上电后FPGA未下载时，多个LVTH器件OE可能同时有效，发生总线冲突。在采用TI的LVTH16244器件的单板中偶发驱动器失效，采用Fairchild公司的LVTH16244器件，发生多起失效。失效样品表现为中心鼓起甚至烧裂。对驱动器OE进行正确的上拉或下拉处理之后故障解决。

对于工作中的总线冲突，需要设计者仔细检查避免，包括硬件在各使能信号的控制时序上避免冲突，软件在对系统进行配置时避免出错导致同时两个设备驱动一根总线等。对于上电过程和逻辑下载前、初始化完成前可能出现的总线冲突，一般考虑通过对各器件的OE端进行上拉或下拉处理来避免冲突，另外就是在逻辑编写和约束设定中，正确设置复位初始值，确保不会发生冲突。

在3G项目中，7块（6＋1）DIF单板共享背板总线，通过24选4进行总线选择，选中其中的4个扇区进行数据传输。如果上电的时候，还没有来得及进行24选4，就要关闭驱动器，防止发生总线冲突。还有在正常工作的时候，如果有一块单板复位了，或者是插入新的单板的时候，都要关闭驱动器输出避免总线竞争，不能够影响总线上其他单板正常工作。

有一些总线允许多个驱动器同时输出数据而不会损坏设备，例如采用OC/OD门的I2C总线，MLVDS标准总线等（请参考TI公司文档SLLD009《LVDS Application and Data Handbook》）。一般情况下，多个驱动器同时输出不会造成器件的损坏，但是可能干扰总线上数据的正确性，一般不允许出现。

有时我们的系统中也会利用两个驱动器的同时输出。例如主备配置某单板承担系统时钟分发的功能，采用MLVDS分发系统时钟。该单板主备板的时钟都来自同一个源头，其相位基本一致。在主备倒换设计中采用了重叠倒换，即主板发起主备倒换时，等待备用单板取得主用后才放弃对系统输出时钟。在主备倒换时背板时钟线会出现短时的两块单板同时驱动的情况，但是不会影响器件可靠性，并且能够实现无缝切换。

返回 2.2.11. 和背板直接相连的驱动器必须满足热拔插要求

我们的系统为热拔插系统，在系统工作的同时需要能够插上或者拔出单板，而且当单板在位的时候，可能会关闭单板电源。这就要求单板在拔出、插上或者断电的时候，不应该造成器件损坏，不应该对系统功能造成影响。

系统中采用的MLVDS器件均可以承受热拔插，National Semiconductor公司的BLVDS标准也能够确保热拔插过程中不会导致系统出现器件损坏以及误码，这部分可以参考本文的“差分信号应考虑本文中的所有信息归中兴通讯股份有限公司所有，未经允许，不得外传 第 36 / 74 页

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Failsafe功能”一节的说明，并请参考National Semiconductor公司文档《LVDS Owner’s Manual》,SLLD009 《LVDS Application and Data Handbook》，TIA/EIA899标准的相关部分。

对于常用的TTL等器件，我们要求必须有OE端控制、上电三态（PU3S，Power up tri-state）、关断电流控制（Ioff）等功能（达到热拔插2级，热插拔等级的定义来自于TI的技术文档SCEA026《Logic in live insertion applications with a focus on GTLP》）。我们一般推荐普通TTL/CMOS电平的驱动推荐采用LVT驱动器。对于这些功能以及对热拔插的影响，请参考文档SCEA026及刘春杰文档《普通逻辑器件输入端口偏置电阻的选取》。

达到2级热拔插的器件在拔插过程中可能因为电容充电对数据造成短时干扰，但是不易导致系统正常工作受到影响，且即使产生影响系统也能快速从影响中恢复。我们的应用中罕见插拔单板因为器件充电造成异常的报道。

对于更高要求的应用，可以考虑能够满足热拔插标准3级的器件，例如GTLP等。该类器件在2级热拔插器件的基础上添加了预充电特性，能够减少插拔过程中电容充电的干扰。

返回 2.2.12. MCS-51单片机总线和端口需要加驱动

MCS-51单片机的端口和总线驱动能力较弱，尤其是P1~P3端口，其输出上拉结构由3个MOS构成，输出由低跳高的前2个时钟周期中，上拉较强，其余时候上拉较弱。如果总线上具有类似下拉电阻的负载（输入高电平时需要流入电流的负载），将可能无法正常驱动。

所以我们规定，对于MCS-51单片机总线和端口，需要加驱动。因为总线保持器件存在的保持电阻可能使单片机端口被拉死为低电平，所以禁止在MCS-51单片机外围电路使用总线保持器件驱动。

关于MCS-51单片机端口特性的分析，可以参考早期技术文档《51单片机IO口上的“高电平总线保持”特性》和Intel的MCS-51单片机手册。 返回 2.2.13. 原则上不推荐采用总线保持器件或者启动可编程器件的总线保持功能

总线保持器件（TI公司的LVTH器件，其他一些公司的LVT器件，以及部分LVCH器件等）在输入端添加了一个从输出端反馈的回路，等效电路如图所示。

采用总线保持器件，输入信号断开时，因为正反馈的存在，会保持最后输入的电平，避免输入悬空，可以省略驱动器上的上下拉电阻，节省电路板空间和成本。

但是总线保持器件会使得我们的设计复杂化，出现很多问题，因为总线保持电阻的存在，如果需要对信号输入预置电平，将需要采用较小的电阻。前级驱动器要提供更大的电流；当总线上多个总线保持器件并联时，总线上的保持电阻将很小，预置电平电阻将更小，前级驱动负载更大；在热拔插系统中，如果接口器件总线保持了高电平，当电流很小时，还可能通过保持电阻向断电的单板供电；在热拔插系统中，多个总线保持器件并联如果保持的电平不同，可能处于不确定状态等。

我们有过 LVTH器件导致MPC860不能启动的案例，请参见参考文献《CDMA事业部2004年度可靠性经验案例集》。

MCU驱动较弱，不得采用LVTH器件驱动MCU输出信号。

为了避免问题复杂化，我们的系统中不推荐选用总线保持功能的器件，在可编程逻辑器件设计中，不推荐打开可编程的总线保持功能。

关于总线保持器件更详细的介绍，请见参考文献《普通逻辑器件输入端口偏置电阻的选取》。 本文中的所有信息归中兴通讯股份有限公司所有，未经允许，不得外传 第 37 / 74 页

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2.2.14. 总线保持器件通过电阻预置状态时的上下拉电阻推荐采用1K

如果经过评估，认为在设计中可以使用总线保持器件，那么如果要对某一个驱动器置初始电平，该电阻必须能够提供器件反转所需要的最小反转电流。从另外的角度上看，外接的上下拉电阻必须要在和器件内部的保持电阻分压之后，提供正常的电平来让器件翻转。

推荐每个输入采用1K电阻进行上拉或下拉，确保总线保持器件在无驱动状态总能被可靠的置为需要的电平。如果多个器 …… 此处隐藏：6052字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……