探索KITPF5030SKTEVM編程板：開啟PF5030的無限可能

引言

在電子工程的領(lǐng)域中，一款優(yōu)秀的評估板能夠為工程師們提供極大的便利，幫助他們更好地開發(fā)和驗證新的設(shè)計。NXP的KITPF5030SKTEVM編程板就是這樣一款工具，它專為PF5030可配置電源管理IC的評估、設(shè)計、實現(xiàn)和驗證而設(shè)計。今天，我們就來深入了解一下這款編程板，看看它能為我們帶來哪些驚喜。

文件下載：NXP Semiconductors PF5030安全PMIC編程插座板.pdf

準(zhǔn)備工作

要使用KITPF5030SKTEVM編程板，我們需要準(zhǔn)備好以下內(nèi)容：

• 套件內(nèi)容：包括組裝并測試好的KITPF5030SKTEVM，它連接到一個FRDM - KL25Z并裝在防靜電袋中；2英尺或3英尺的USB - STD A到USB - B - mini電纜；不同規(guī)格的可插拔端子塊；安裝在板上的跳線；以及快速入門指南。
• 額外硬件：需要一到兩個電源，電壓范圍在3.3V到5.0V之間，初始電流限制設(shè)置為1.0A。
• Windows PC工作站：需要一臺支持USB的計算機(jī)，操作系統(tǒng)為Windows 7或Windows 10。
• 軟件：需要安裝“NXP GUI for automotive PMIC families”的最新版本，這些軟件可以在評估板的信息頁面上下載。

硬件深入剖析

套件概述

KITPF5030SKTEVM是一款強(qiáng)大的硬件評估工具，它允許進(jìn)行OTP燒錄。由于采用了插座設(shè)計，PF5030部件無需焊接即可進(jìn)行配置，并且每個設(shè)備可以進(jìn)行兩次編程。該套件還支持性能測試，板上焊接的PPF5030BMDA0ES部件可以進(jìn)行兩次熔斷。此外，它還具備仿真模式，允許用戶測試多種配置。從USB電壓輸入，外部DCDC可以提供VDDIO_SEL電壓，用戶可以選擇1.8V、3.3V（默認(rèn)）或5.0V。同時，另一個外部DC - DC可以生成7.95V的OTP編程電壓，無需額外的外部電源。

編程板特性

• 電源供應(yīng)：具備VIN電源供應(yīng)連接器，可輸入1個或2個3.3V到5.0V的電壓。
• 調(diào)節(jié)器輸出：BUCK1和BUCK2的輸出電壓范圍為0.7V到1.5V，最大電流為1.0A（受插座限制）；BUCK3的輸出電壓范圍為1.0V到3.3V，最大電流同樣為1.0A；LDO1和LDO2的輸出電壓范圍為1.5V到5.0V。
• 控制開關(guān)：設(shè)有PWRON開關(guān)和FS0B外部安全引腳。
• 通信接口：嵌入式USB連接方便與NXP GUI軟件連接，可訪問I2C總線、IO、RSTB、FS0B、INTB、調(diào)試、AMUX_OUT、調(diào)節(jié)器、寄存器訪問、OTP仿真和OTP編程等功能。
• 狀態(tài)指示：配備LED指示燈，用于指示信號和調(diào)節(jié)器的狀態(tài)。
• OTP功能：支持OTP熔斷功能和電壓監(jiān)測跳線設(shè)置。

關(guān)鍵配置

VMON板配置

VMON配置高度依賴于具體的使用場景。默認(rèn)情況下，VMON_EXT監(jiān)測VIN_3V3。用戶可以通過J4和J7連接器來改變VMON_EXT的分配，以滿足不同的需求。同時，BUCK2_FB、LDO1_MON和LDO2_MON等引腳也可以根據(jù)需要連接到外部電壓，只需移除相應(yīng)的電阻并配置內(nèi)部DAC即可。

I2C通信

I2C總線連接到KL25Z MCU，用于與NXP GUI通信。如果需要連接其他MCU，可以通過移除J17的1 - 2和3 - 4跳線來斷開FRDM - KL25Z MCU，并確保MCU和KITPF5030SKTEVM的VDDIO電壓域和地相同。

VDDIO選擇

VDDIO引腳通過VDDIO網(wǎng)絡(luò)供電，用于為內(nèi)部緩沖器和I2C通信提供電源。用戶可以通過J14連接器選擇VDDIO的供電方式，默認(rèn)情況下，外部LDO通過VDDIO_SEL網(wǎng)絡(luò)為VDDIO供電。I2C兼容1.8V、3.3V和5.0V的電壓，因此可以通過J18和J19連接器將VDDIO_SEL電壓配置為1.8V、3.3V或5.0V（默認(rèn)3.3V）。

組件與接口

連接器

編程板上的連接器包括VIN連接器（J1）、輸出電源供應(yīng)連接器（如LDO1/2、BUCK1/2、BUCK3連接器）、調(diào)試連接器（J4）、電壓監(jiān)測連接器（J16）和FRDM - KL25Z板連接器等，每個連接器都有其特定的功能和用途。

測試點

測試點提供了對各種信號的訪問，包括復(fù)位引腳、模擬多路復(fù)用器輸出、故障安全引腳、中斷引腳、電源良好引腳以及各個調(diào)節(jié)器的輸出等，方便用戶進(jìn)行調(diào)試和測量。

跳線

跳線用于板級配置，例如選擇DBG引腳的電壓、VMON_EXT的輸入、VLED的選擇、LDO和BUCK調(diào)節(jié)器的輸入等，用戶可以根據(jù)實際需求進(jìn)行調(diào)整。

LED信號

LED指示燈用于直觀地顯示設(shè)備的狀態(tài)，如RSTB、FSOB、INTB、PGOOD等引腳的狀態(tài)，以及各個調(diào)節(jié)器的開啟狀態(tài)。

開關(guān)

開關(guān)用于控制設(shè)備的工作模式，如SW1用于開啟或關(guān)閉OTP模式，SW2用于控制PWRON引腳的電平，SW3和SW4用于斷開LED連接以進(jìn)行更精確的效率測量，SW5用于選擇VIN的供電方式。

軟件安裝與配置

固件更新

如果需要更新FRDM - KL25Z的GUI固件，可以按照以下步驟進(jìn)行操作：

1. 禁用存儲服務(wù)和Windows搜索。
2. 按下RST按鈕并將USB電纜連接到FRDM - KL25Z板的SDA端口，此時會出現(xiàn)一個新的“bootloader”設(shè)備。
3. 將“MSD - DEBUG - FRDM - KL25Z_Pemicro_v118.SDA”文件拖放到bootloader驅(qū)動器中。
4. 斷開USB電纜，然后在不按下RST按鈕的情況下重新連接到SDA端口，此時FRDM - KL25Z設(shè)備會出現(xiàn)在文件資源管理器的左側(cè)面板中。
5. 將“nxp - gui - fw - frdmkl25z - usbhid - device.bin”文件拖放到FRDM - KL25Z設(shè)備中。

軟件安裝

安裝“NXP GUI for Automotive PMIC Families”軟件時，只需解壓并打開“1 - NXP_GUI_Setup”文件夾，雙擊“NXP_GUI - version - Setup.exe”文件，然后按照安裝向?qū)У奶崾具M(jìn)行操作即可。安裝完成后，可以在Windows搜索欄中搜索“NXPGUI”并點擊啟動。

編程板GUI使用指南

啟動GUI

啟動NXP GUI后，在套件選擇窗口中選擇PF5030。如果希望下次啟動時不再顯示該窗口，可以勾選“Use this configuration and do not ask again”選項。GUI界面主要分為設(shè)置、設(shè)備管理器、工具訪問欄、窗口日志、標(biāo)簽內(nèi)容和微控制器與設(shè)備狀態(tài)等幾個部分。

功能模塊

功率計算

功率工具允許用戶計算電源管理的功率損耗。用戶需要先設(shè)置或?qū)隣TP配置，預(yù)設(shè)所有調(diào)節(jié)器，然后輸入每個電壓軌的電流消耗。由于PF5030可以由多個電壓軌供電，因此可以在“INPUT PARAMETERS”組中設(shè)置兩個輸入電源軌，并將每個調(diào)節(jié)器與其中一個軌關(guān)聯(lián)，軟件會根據(jù)設(shè)置的電壓計算功率損耗，并將計算得到的吸收輸入電流分配到相應(yīng)的軌上。

OTP配置

OTP工具用于配置OTP寄存器，并生成用于OTP仿真或OTP編程的腳本。用戶可以在右側(cè)填寫客戶詳細(xì)信息和程序詳細(xì)信息，設(shè)置設(shè)備核心ID和設(shè)備類型。OTP工具包含系統(tǒng)配置、開關(guān)和LDO調(diào)節(jié)器、功能安全等幾個標(biāo)簽，用于定義整個PF5030的OTP配置。配置完成后，可以使用導(dǎo)出菜單生成TBB/OTP腳本文件。

連接建立

在連接NXP GUI和硬件時，將KL25Z USB端口插入計算機(jī)前，MCU處于“NOT DETECTED”狀態(tài)；插入USB后，MCU狀態(tài)變?yōu)椤癉ISCONNECTED”，如果狀態(tài)未改變，可以按下自由板上的RST按鈕。點擊“Start”按鈕開始與PF5030的通信，通信成功后，PF5030的狀態(tài)會變?yōu)榫G色。當(dāng)設(shè)備以DBG引腳電壓為7.95V啟動時，狀態(tài)機(jī)將停止在Main/FS OTP MODE狀態(tài)。用戶可以使用刷新按鈕和循環(huán)刷新按鈕讀取當(dāng)前模式。點擊“Exit OTP mode”按鈕可以退出OTP模式，啟動設(shè)備。

OTP模式與編程

當(dāng)DBG引腳電壓在啟動前設(shè)置為7.95V時，設(shè)備進(jìn)入OTP模式，此時I2C地址分別為0x20（主）和0x21（故障安全）。當(dāng)滿足DBG引腳電壓低于5.5V、通過I2C發(fā)送退出OTP模式命令或點擊NXP GUI的“Exit OTP Mode”按鈕等條件時，設(shè)備將退出OTP模式。設(shè)備編程選項卡允許使用OTP工具生成的文件對OTP設(shè)備進(jìn)行編程。在進(jìn)行OTP燒錄前，需要將設(shè)備置于OTP模式，進(jìn)入測試模式，瀏覽并加載腳本文件，然后點擊“Program”按鈕。編程前，GUI會檢查DBG引腳電壓是否為7.95V，如果電壓不足，會彈出提示窗口。

用戶模式控制

當(dāng)主/故障安全狀態(tài)機(jī)不在OTP MODE狀態(tài)和測試模式時，設(shè)備處于用戶模式。在該模式下，用戶可以訪問和操作與用戶相關(guān)的寄存器。用戶可以使用腳本編輯器配置寄存器和OTP仿真，通過“Read All”和“Write All”按鈕讀取和寫入鏡像寄存器，在訪問選項卡中對PF5030的I2C寄存器進(jìn)行讀寫操作等。

評估板實際應(yīng)用

OTP與鏡像寄存器

PF5030設(shè)備包含兩個OTP塊，分別用于主部分和故障安全部分，每個塊分為兩個扇區(qū)（S1和S1bis），因此設(shè)備可以進(jìn)行兩次熔斷。設(shè)備啟動時，有效（最后編程）扇區(qū)的內(nèi)容會加載到鏡像寄存器中，用戶可以通過NXP GUI使用特定的I2C命令訪問鏡像寄存器的內(nèi)容。要燒錄OTP配置，需要先將鏡像寄存器加載所需的內(nèi)容，然后發(fā)送命令將鏡像內(nèi)容燒錄到下一個可用的OTP扇區(qū)。NXP GUI會自動管理下一個要燒錄的扇區(qū)，一旦燒錄到S1bis扇區(qū)，就無法再進(jìn)行燒錄，但仍可以進(jìn)行仿真。

設(shè)備模式

• 用戶模式：只能訪問和處理與用戶相關(guān)的寄存器。
• OTP模式：OTP熔絲內(nèi)容加載到鏡像寄存器中，允許進(jìn)行OTP編程和仿真。
• 測試模式：允許進(jìn)行OTP編程和鏡像寄存器處理（仿真）。
• 正常模式：看門狗窗口和初始化（INIT_FS狀態(tài)）超時取決于OTP配置。
• 調(diào)試模式：看門狗窗口禁用，無初始化超時，故障安全安全反應(yīng)禁用。OTP模式激活時會同時激活調(diào)試模式，調(diào)試和OTP模式可以通過I2C命令禁用。測試模式可以在DBG引腳施加電壓時隨時通過I2C命令啟用。

硬件配置啟動

在啟動設(shè)備前，需要按照特定的配置安裝跳線和開關(guān)，并連接Windows PC和電源。如果使用外部電源，需要將電源設(shè)置為3.3V和5.0V，電流限制為1.0A。根據(jù)電源選擇將SW5置于相應(yīng)位置。如果產(chǎn)品處于OTP模式進(jìn)入配置，所有調(diào)節(jié)器將關(guān)閉，用戶可以選擇使用OTP配置啟動設(shè)備或在啟動前配置鏡像寄存器。當(dāng)滿足移除J3跳線、關(guān)閉SW1、通過I2C發(fā)送OTP模式退出命令或點擊NXP GUI的“Exit OTP Mode”按鈕等條件時，設(shè)備將開始上電序列。

OTP仿真模式

在OTP仿真模式下，用戶可以通過在鏡像寄存器中寫入內(nèi)容來模擬熔絲內(nèi)容，從而在燒錄OTP之前進(jìn)行試驗。具體步驟如下：

1. 配置硬件進(jìn)入OTP模式。
2. 啟動NXP GUI軟件。
3. 創(chuàng)建OTP配置并導(dǎo)出/生成TBB/OTP腳本文件。
4. 建立NXP GUI與硬件的連接，確保故障安全狀態(tài)機(jī)處于OTP MODE狀態(tài)，“Exit OTP mode”按鈕為綠色。
5. 在腳本編輯器中加載TBB/OTP腳本文件，并將內(nèi)容發(fā)送到鏡像寄存器。
6. 點擊“Exit OTP mode”按鈕，此時調(diào)節(jié)器將啟動，故障安全狀態(tài)機(jī)將進(jìn)入INIT_FS狀態(tài)。

釋放FS0B腳本

可以使用特定的腳本釋放FS0B引腳，具體步驟包括禁用看門狗窗口、關(guān)閉初始化階段、退出調(diào)試模式、發(fā)送多個良好的看門狗應(yīng)答以將故障錯誤計數(shù)器歸零，最后釋放FS0B引腳。用戶可以通過NXP GUI的ACCESS > WatchDog > “Watchdog Management” > “FS0B Release script”或SCRIPT（編輯器）> Generator > “FS0B_RELEASE_XX_WATCHDOG”并點擊“RUN”來發(fā)送該腳本。

總結(jié)

KITPF5030SKTEVM編程板為工程師們提供了一個全面的平臺，用于評估和開發(fā)PF5030可配置電源管理IC。通過深入了解其硬件特性、軟件安裝與配置以及各種工作模式，工程師們可以充分發(fā)揮該編程板的優(yōu)勢，實現(xiàn)對PF5030的靈活配置和高效測試。在實際應(yīng)用中，你是否遇到過類似編程板使用的挑戰(zhàn)？又是如何解決的呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。