模擬: 對于采用雙向自動檢測IC TXB0104在電平轉換端口傳輸中組態的分析

Abstract

TXB0104是應用在AM3352（Sitara MCU/MPU等）和EMMC (嵌入式多媒體存儲卡)芯片之間通信的雙向自動檢測電平轉換芯片。當系統的軟件資源配置不足，需要電平轉換芯片自己識別信號傳輸方向的時候，需要注意外部硬件設計，不然可能會出現掛載時好時壞的失效情況。

問題背景：

EMMC與AM3352掛載失敗，定位為TXB0104工作異常。實測中發現如圖中線路所示：

1.只有D0通道無信號，因為將D0數據線由主芯片（AM3352）側飛線到EMMC，D0開始傳輸數據信號，eMMC掛載正常（該情況下在AM3352側也能測到D1/2/3的數據波形）；

2.將D0飛線跨過該轉換芯片，同時斷開D2（在轉換芯片與eMMC之間），掛載失??；——綜合1、2，說明D2在掛載的時候需要使用到，同時在雙向電平轉換芯片中D2通道正常；

3.將D0和D2數據線在U7中對應的電平轉換通道中交叉焊接，測試D0無信號（D0無信號的時候D1/2/3也無波形），eMMC掛載失??；

4.將D0飛線跨過該轉換芯片，同時將D2數據線連接U7的D0通道，可以正常掛載上；——雙向電平轉換芯片中D0通道正常，但連接上D0數據后異常；

圖1.異常板子的電路圖

掛載時好時壞的板子分別在正常時、異常時的D0信號波形如下

圖2.正常（上）和異常（下）掛載的板子傳輸信號D0通道波形

問題聚焦：

檢查線路圖后發現, OE上拉到3.3VCCB。規格書明確指出，針對在上電過程中，OE在電源穩定之前必須保持低電平。

圖3.規格書中聲明OE的上電時序

現同時通過原始電阻分壓采樣VCCB上電時序和OE的管腳波形，發現OE與VCCB同時上電。

圖4. 原始電阻分壓時序展開：OE與VCCB同時上電

VOLB識別低電平的狀態在3.3V供電狀態最高為0.4V，因此要延長VOE保持低電平的時間，讓IC保證識別到低電平狀態。

圖5.高低電平閾值比較

整改方案：

為了能保證OE在上電期間保持足夠的低電平，建議將R24電阻替換成1uF的電容。利用電容替代電阻的方法可以適當增加RC時間常數來穩定OE保持低電平的時間。

圖6.原始電路基礎上的整改方案

重新通過原始電阻分壓采樣VCCB上電時序和OE的管腳波形，發現換成1uF電容電壓時序展開（t=1/RC），在VCCB穩定后OE保持低電平(＜0.35VCCB)的時間約為320us，掛載異常不再復現。

圖7.enable建議時間

圖8.VCC與OE爬升時間拉長

分析總結：

經過測試分析，延長OE的低電平時間可以有效地避免MCU和EMMC芯片握手失敗。

這種導致芯片傳輸掛機失敗的原因是由于TXB0104在上電期間的傳輸口是不定態所致。

如果TXB0104的OE腳沒被拉低，則在上電期間傳輸口A,B會處于不定態（低電平，高電平或高阻態），此時要求和傳輸口A，B相連的EMMC和MCU相應I/O口此刻應保持確定的高阻態，以確保上電期間EMMC和MCU的I/O口不會被短路。 如果TXB0104的OE腳在上電期間被拉低（將對地電阻換成電容），則傳輸口A,B是處于確定的高阻態，對相連的EMMC和MCU的I/O沒有影響，信號就能正常傳輸。

所以在OE端口掛電容能保證上電期間傳輸口確定的高阻態，故障因此得以消除。

為了簡化用戶系統的設計分析，下面通過一個流程圖來梳理TXB0104的I/O口各個狀態對應系統的應用可能，避免類似的不定態傳輸導致信號判斷失誤。

圖9.I/O端口狀態流程圖