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Texas Instruments TIDA-00204 Manual
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Texas Instruments TIDA-00204 Manual

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TI Designs: TIDA-00204
EMI/EMC 規 規 格 格 準 準 拠 拠 、 、 産 産 業 業 用 用 温 温 度 度 範 範 囲 囲 の の デ デ ュ ュ ア ア ル ル ポ ポ ー ー ト ト ・ ・ ギ ギ ガ ガ ビ ビ ッ ッ
ト ト ・ ・ イ イ ー ー サ サ ネ ネ ッ ッ ト ト の の リ リ フ フ ァ ァ レ レ ン ン ス ス ・ ・ デ デ ザ ザ イ イ ン ン
概 概 要 要
TI Designs リファレンス・デザインは、システムの迅速な評
価とカスタム化に必要な方法、試験結果、設計ファイルなど
を提供しています。開発期間の短縮に役立ちます。
リ リ ソ ソ ー ー ス ス
デザイン・フォルダ
TIDA-00204
プロダクト・フォルダ
DP83867IR
プロダクト・フォルダ
LM46002
プロダクト・フォルダ
AM3359
プロダクト・フォルダ
TPS65910A3
プロダクト・フォルダ
TPS51200
プロダクト・フォルダ
LMZ10501
プロダクト・フォルダ
TPS720
プロダクト・フォルダ
TPS737
プロダクト・フォルダ
TPD4E05U06
プロダクト・フォルダ
TPS717
プロダクト・フォルダ
TPD4S012
プロダクト・フォルダ
CDCE913
E2Eエキスパートに質問
WEBENCH®設計支援ツール
JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017
EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの
TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832
Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated
特 特 長 長
•
EMIおよびEMC規格に準拠した設計で、2つの
DP83867IRギガビット・イーサネットPHYおよび
AM3359 Sitara™プロセッサを使用して広い入力電圧
範囲(17～60V)に対応し、過酷な工業用環境で動作可
能
•
CISPR 11/EN55011 Class Aの放射要件を4.3dB
超上回る
•
IEC61800-3 EMCの耐性要件を上回る
– ±6kV ESD CD (IEC 61000-4-2)
– ±4kV EFT (IEC 61000-4-4)
– ±2kV サージ(IEC 61000-4-5)
•
Sitara AM3359ファームウェアにUDPおよびTCP/IP
スタックと、HTTP Webサーバのサンプルが含まれてお
り、オンボードのSDカードからブートするため、スタンド
アロンで簡単に動作
•
USB仮想COMポート経由でDP83867IRレジスタへアク
セスできるため、RGMII遅延モードなど、特定のカスタ
ムPHY構成が可能
クロック・シンセサイザを使用してシステム・クロックを生
•
成し、ジッタと、クロックからの位相シフトを低減
ア ア プ プ リ リ ケ ケ ー ー シ シ ョ ョ ン ン
産業用ドライブ
•
ファクトリ・オートメーション/制御
•
産業用ネットワーク
•
試験および測定機器
•
参 参 考 考 資 資 料 料
1
リファレンス・デザイン

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Summary of Contents for Texas Instruments TIDA-00204

  • Page 1 ア ア プ プ リ リ ケ ケ ー ー シ シ ョ ョ ン ン 産業用ドライブ • ファクトリ・オートメーション/制御 • 産業用ネットワーク • 試験および測定機器 • EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 2 24-MHz clock Host processor DP83867IR Port 2 RJ45 SitaraŒ AM3359 Copyright © 2017, Texas Instruments Incorporated 使用許可、知的財産、その他免責事項は、最終ページにあるIMPORTANT NOTICE(重要な注意事項）をご参照くださいますようお願いい たします。 英語版のTI製品についての情報を翻訳したこの資料は、製品の概要を確認する目的で便宜的に提供しているものです。該当す る正式な英語版の最新情報は、www.ti.comで閲覧でき、その内 容が常に優先されます。TIでは翻訳の正確性および妥当性につきましては 一切保証いたしません。実際の設計などの前には、必ず最新版の英語版をご参照くださいますようお願いいたします。 System Description This TI design supports dual-port Gigabit Ethernet communication through twisted pair copper cable as defined in IEEE 802.3ab. It is designed to be evaluated for harsh industrial environment with regards to...
  • Page 3 IEC61000-4-4 ±2-kV EFT, IEC61800-3 Shielded Ethernet cable Criterion B IEC61000-4-5 ±1-kV Surge, Shielded Ethernet cable, Criterion B min 20 m 表 表 2. TIDA-00204 Firmware Specification (AM3359) FUNCTION INFO SPECIFICATION COMMENT Boot loader Boot application firmware from SD-Card — DDR3 memory Driver for DDR3 —...
  • Page 4 System Description www.tij.co.jp 表 表 2. TIDA-00204 Firmware Specification (AM3359) (continued) FUNCTION INFO SPECIFICATION COMMENT Driver for DP83867IR — RTOS TI SYS/BIOS — Based on TI’s AM335x IPv4 protocol support industrial SDK and NDK UDP and TCP/IP Fixed IP 192.168.1.10 —...
  • Page 5 Port 2 RJ45 SitaraŒ AM3359 Copyright © 2017, Texas Instruments Incorporated 図 図 1. System Block Diagram of TIDA-00204 Design Considerations 2.2.1 Gigabit Ethernet Overview Ethernet has heavily expanded usage over the years. Ethernet became an attractive option for industrial networking applications.
  • Page 6 The termination impedance is typically 100 Ω differentially. Newer devices like the DP83867IR include integrated termination so no external termination resistors are required. EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 7 With revision 1.8 of the SGMII standard, clock recovery can be used, removing the need for the clock signal. This means that the SGMII can be a 4- to 8-pin solution. EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 8 PHYs. The SMI is initially specified at a 2.5-MHz clock. EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 9 In addition to the above features, the DP83867IR also offers the following features: • Low deterministic TX and RX latency • Wake on LAN (WoL) EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 10 This feature is default on if this strap on is not done and if it needs to be disabled without strap configuration. It would have to be done using the SMI. EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 11 470 Ÿ 2.49 NŸ 図 図 6. Example Strap Connections With Indicator LEDs for Mode 1 and Mode 4 EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 12 125 MHz. It is crucial that length matching is done properly for all signals to avoid skew due to different propagation delay between the clock and the data signals. For this design, the following rules were followed on the RGMII signals. 表 表 7. DP83867 RGMII Design Rules on TIDA-00204 PCB RULES DISTANCE RGMII TX length matching 0.254 mm...
  • Page 13 1000pF PHY1_EAR TH PHY1_EAR TH Copyright © 2017, Texas Instruments Incorporated 図 図 7. Schematic of Media Dependent Interface of ETH1 The trace length that needs to be considered is from RJ45 to magnetic and from magnetic to DP8867IR, for these signals they are differential pairs. This means that the signals needs to be routed differentially as long as possible without making the traces longer than necessary.
  • Page 14 The DP83867IR has a clock out pin CLK_OUT too. This allows to route the 25-MHz clock from one DP83867IR PHY to the second DP83867IR PHY and eliminates the need for a crystal at the second PHY, reducing costs. The TIDA-00204 design has been prepared for this configuration by adding series 0-Ω resistors.
  • Page 15 GPIO_PHY_RESETn PHY_RESETn SYS_RESETn SN74AHC1G08DCK 図 図 8. PHY Reset Option During Power Up (SYS_RESETn) and Software Reset (GPIO_PHY_RESETn) EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 16 PHY to the other without the use of the core. To achieve deterministic and very low transmit and receive latency, the ICSS/PRU subsystem can be used to capture the start of frame for IEEE 1588 time stamp. The TIDA-00204 hardware is provisioned for this feature but not tested. 2.3.1.2.1...
  • Page 17 The remaining pins could be used in GPIO mode or assigned to unused peripherals on the AM3359 device. EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 18 MMC1 Micro SD-Card 図 10 shows the micro SD-Card interface including ESD protection device on the TIDA-00204. The TPD6E001 is a low-capacitance ±15-kV ESD-protection diode array designed to protect sensitive electronics attached to communication lines. Each channel consists of a pair of diodes that steer ESD current pulses to VCC or GND.
  • Page 19 DDR_D14 25.5648 DDR_D7 27.3044 DDR_D15 25.4486 DDR_DQM0 27.3479 DDR_DQM1 25.4907 DDR_DQS0_N 27.4755 DDR_DQS1_N 25.4209 DDR_DQS0_P 27.4726 DDR_DQS1_P 25.4285 EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 20 For the decoupling capacitors on the different power rails of the AM3359, see Section 5.9 of the AM3359 data sheet[5]. EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 21 When this is done properly, Code Composer Studio™ v6 can be used to connect to the AM3359 core through JTAG using the XDS100v2 driver. EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 22 1v1: TPS72011 DDR3 termination regulator TPS51200 図 図 12. TIDA-00204 Power Supply Stages 2.3.1.3.1 24-V to 5-V DC/DC Buck Converter For this stage, the LM46002 SIMPLE SWITCHER® regulator was chosen. It is an easy-to-use synchronous step-down DC-DC converter capable of driving up to 2 A of load current from an input voltage ranging from 3.5 to 60 V.
  • Page 23 System Overview www.tij.co.jp 2.3.1.3.1.1 Passive Components Calculations The first step is to decide and set the switching frequency of the regulator. In the TIDA-00204, the 式 1 switching frequency (F ) is set to 500 kHz thanks to R indicates that R should be 79.8 kΩ.
  • Page 24 Enough of an inductor current ripple improves the signal-to-noise ratio on the current comparator and makes the control loop more immune to noise. EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 25 4.35 ´ The following equation for C was tested: ´ (R || R ) ´ p ´ ´ EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 26 The calculated value is 8.2 pF, and an 8.2-pF COG capacitor was selected for EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 27 With the above chosen resistors, the LM46002 will enable at 11.6 V. EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 28 LDO and the power dissipation at 85°C, the maximum current that can be dissipated for the decided voltage rail can be calculated. EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 29 10 V is connected in parallel to R . The input and output capacitors are recommended to be X5R or X7R. EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 30 DDR3 is less than 1 A of burst current. The TPS51200 ensures the regulator output voltage to be between V – 25 mV < V < V + 25 mV. TTREF TTREF EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 31 (device and PCB) this value can be assumed to a few pF as a rule of thumb. 表 17 The load capacitors need to be NPO/COG type. shows the selected load capacitors per crystal and per device on the TIDA-00204. 表 表 17. Parallel Capacitors Needed for Oscillation Circuit CRYSTAL DEVICE ABM3-25.000MHZ-D2W-T...
  • Page 32 2.3.1.4.2 Clock Distribution Circuits Alternatively to the XTAL clocking as implemented on the TIDA-00204 reference design, a more advanced clocking solution is possible. The following section describes how this could be implemented. One reason for implementing a clock distribution circuit is to achieve high timing accuracy, which is required for the real-time Ethernet protocols.
  • Page 33 Use the following software to program using the EVM: http://www.ti.com/tool/clockpro. 図 Using this tool, the following setting was chosen for the CDCE913 for this design (see 20). EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 34 System Overview www.tij.co.jp 図 図 20. Settings Used to Program CDCE913 Device on TIDA-00204 Reference Design The diagrams also shows that the load crystals can be removed and replaced by an internal crystal. EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン...
  • Page 35 Functional Overview The host processor Sitara AM3359 is configured to boot from MMC1/SD-Card. The AM3359 copies the TIDA-00204 example application binary file app from the SD-Card to DDR3 RAM and launches the 図 example application. The flowchart of the SD-Card boot load process is shown in...
  • Page 36 Software Design www.tij.co.jp The TIDA-00204 example application app consists of three major functional blocks. The first part initializes the AM3359 peripherals like the Ethernet MAC, Ethernet Switch (CPWS), and UART. Then, the app initializes SYS/BIOS and sets up a UART task thread as well as an Ethernet task thread.
  • Page 37 Enter specific register address 図 図 23. AM3359 Gigabit Ethernet Thread Flowchart 図 図 24. AM3359 UART Thread Flowchart EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットのリ JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 ファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 38 3.1.2 Software Components The "TIDA-00204 SD-Card Image" consists of two binary files. The AM3359 boot loader binary file called "MLO" and the example application binary file called "app", as described in 3.1.1. Both binaries were compiled in separate CCS 6 projects.
  • Page 39 TIDA-00204 software package. PC Test Software for UDP Packet Transfer Based on TI’s NDK The tests for the Gigabit Ethernet communication path developed with the Texas Instruments NDK 2_24_00_11 software package. From this software package, the following source file was used: •...
  • Page 40 UDP throughput test software. 図 図 27. Command Prompt UDP Throughput Print EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 41 Gigabit Ethernet connection was 5%. 図 An example console output of the example UDP packet error test can be seen in EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 42 Software Design www.tij.co.jp 図 図 29. Command Prompt UDP Packet Error Test Print EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 43 DP83867IR Port 2 Micro SD-card Ethernet status LEDs 図 図 30. TIDA-00204 Top-Side PCB Photo With Key Functional Blocks EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 44 TPS51200 Clock Synthesizer CDCE913 ESD protection TPD6E001 図 図 31. TIDA-00204 Bottom-Side PCB Photo With Key Functional Blocks How to Run the Board The next sections show the prerequisites and the steps to quickly start using the board. 4.2.1 Prerequisites The following hardware equipment and software is required.
  • Page 45 32). 図 図 32. Win32 Disk Imager Image Showing the Write Function Select the provided TIDA-00204 firmware image and click Write to flash the image to the micro SD-Card. CAUTION Ensure that the micro SD-Card is selected at the Device tab.
  • Page 46 AM3359 does not boot properly. For further details on this topic, see the Section 26.1.7.5.2 of the AM335x technical reference manual[6]. EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 47 D3, and D14) will turn on. If the LEDs does not turn on, one of the jumpers J1 and J3 are not connected. Connect the micro USB cable from the TIDA-00204 reference design to the PC. Now the XDS100 v2 PC USB driver is installed on the PC.
  • Page 48 The reference design is setup to use the IP address 192.168.1.10, that is a static IP. It does not have DHCP function enabled. Setup the PC Network connection for static IP in the same address range as the TIDA-00204 reference design with subnet mask 255.255.255.0. For example: 192.168.1.30.
  • Page 49 4.3.2 UDP Test Software The two PC test programs as part of the TIDA-00204 software package can be used. Insure that the libwinpthread-1.dll is located in the same folder as the TIDA-00204_throughput_test.exe and TIDA-00204_packet_test.exe. This library can be downloaded from the internet.
  • Page 50 Open a browser and enter this address: http://192.168.1.10. See for a screenshot of the TIDA-00204 webpage. 図 図 37. TIDA-00204 HTTP Web Server Example EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832...
  • Page 51 図 図 38. Virtual COM Port Connection for DP83867IR (ETH1) Register Read To find the Gigabit Ethernet PHY DP83867IR register addresses, see the DP83867IR data sheet[1]. EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 52 Test Results www.tij.co.jp Test Results For the TIDA-00204 tests, the following test equipment was used: 表 表 21. Test Equipment for the TIDA-00204 Gigabit Ethernet Signal Integrity Tests TEST EQUIPMENT PART # 24-V power brick V-Infinity 3A-621DN24 Power supply Knürr-Heinzinger Polaris 125-5 Gigabit Ethernet adapter for PC Digitus –...
  • Page 53 図 図 43. SMI Clock and Data Signal at 2.5 MHz at 図 図 44. SMI Clock and Data Signal at 2.5 MHz at DP83867IR ETH1 DP83867IR ETH2 EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 54 Varying Loads 図 図 47. V Output Voltage Ripple at 850 mA Load Current and 24-V V Input Voltage EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 55 2.5 V 2.47 V 1.1 V 1.10 V 図 図 48. PHY Power Supply Voltage Rails During Startup EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 56 VRTC The sequencing has not been tested. Please see TPS65910Ax User's Guide For AM335x Processors for further details[7]. EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 57 Test Results www.tij.co.jp Gigabit Ethernet Functional Tests The following functions have been tested: autonegotiate, ping, UDP transfer, and web server. 表 表 24. Functional Tests of TIDA-00204 Reference Design FUNCTION TEST RESULT Autonegotiate PASS Ping PASS PASS Web server PASS 5.3.1...
  • Page 58 952050 packets transmitted, 952050 received, 0% packet loss, time 150052ms rtt min/avg/max/mdev = 0.100/0.132/0.264/0.013 ms, ipg/ewma 0.157/0.137 ms This test shows that the TIDA-00204 reference design can send large payload packages with high utilization of the Ethernet port and without any packet errors.
  • Page 59 Test Results www.tij.co.jp 5.3.3 The UDP throughput test is invoked from the command prompt using the TIDA-00204 static IP address 図 51 192.168.1.10. presents a command prompt printout that shows the UDP throughput test. 図 図 51. Command Prompt UDP Throughput Print Windows Task Manager networking was used to log the packet transfer utilization during the UDP 図...
  • Page 60 Test Results www.tij.co.jp 5.3.4 HTTP Web Server To test the HTTP web page example, the TIDA-00204’s static IP address http://192.168.1.10 is entered 図 into a browser (see 53). 図 図 53. HTTP Web Server Example For this test, Wireshark was used to log the traffic generated by initializing the web server and the loading of the page.
  • Page 61 Test Results www.tij.co.jp 図 図 54. Wireshark Log of TIDA-00204 HTTP Web Server Example EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 62 EMC/EMI Test Results The TIDA-00204 TI design has been tested for EMI according to CISPR 11 / EN55011 Class A radiated emissions. For EMC immunity, the design has been tested according to IEC61800-3 and IEC61000-6-2 for ESD, EFT, and Surge with reference to standards IEC61000-4-2, IEC61000-4-4, and IEC61000-4-5, respectively.
  • Page 63 The TIDA-00204 TI design has been tested at the testing laboratory of CSA Group Bayern in Strasskirchen, Germany. The TIDA-00204 with the test equipment is shown in the below picture. Each of the TIDA-00204 Gigabit Ethernet ports 1 and 2 are connected to a PC or Laptop with an external Gigabit Ethernet to USB3 adapter.
  • Page 64 CISPR 11 / EN55011 Radiated Emission Test Results The TIDA-00204 meets EN55011 / CSPR 11 Class A requirements for category 2 with at least 4.3 dB of margin (far-field measurements at 125 MHz, vertical polarization). The minimum margin in horizontal polarization was 10.6 dB at 125 MHz as well.
  • Page 65 12.3 27.3 32.2 14.8 図 図 57. Measured EMI Spectrum (Quasi-Peak) According to EN55011; 10-m Far-Field, Horizontal Polarization EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 66 16.7 27.3 28.5 18.5 図 図 58. Measured EMI Spectrum (Quasi-Peak) According to EN55011; 10-m Far-Field, Vertical Polarization EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 67 図 図 59. Automatic Pre-Test Setup for EMI With 3-m Antenna Distance to DuT (Left: Antenna, Right: TIDA-00204 DuT and Box With Shielded Laptops) A pre-test was done to identify the critical frequencies on each polarization. This test has been done in a chamber with a 3-m distance to the antenna.
  • Page 68 図 図 61. Measured EMI Spectrum According to EN55011; 3-m Near-Field, Horizontal Polarization (Pre-Test) 3-m Near-Field, Vertical Polarization (Pre-Test) EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットのリ JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 ファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 69 Sitara AM3359 receives the UDP packets and echoes them back. The network utilization was around 20% on each of the two Ethernet ports. 図 図 62. IEC61000-4-2 Test Setup for TIDA-00204 (Picture of 6-kV CD) EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの...
  • Page 70 表 32 shows the complete ESD test results for contact and air discharge (AD) at voltage levels, which also exceed the requirements per IEC61800-3. This is marked accordingly. 表 表 32. IEC-61000-4-2 ESD Test Results for TIDA-00204 TIDA-00204 BASIC PERFORMANCE...
  • Page 71 3-m CAT7 cable to far end laptops. The capacitive clamp can be seen in the foreground of 図 図 64. IEC61000-4-4 EFT Test Setup for TIDA-00204 During the EFT tests, a UDP packet transfer was launched on each Gigabit Ethernet port. Each test level and Gigabit Ethernet port was tested with two different PC software programs running on a laptop for 表...
  • Page 72 (1526 bytes each). The number of lost packets was 100. However, there was not a single event where two consecutive packets were lost. Therefore, every lost packet was re-submitted successfully. EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 73 The surge generator is on the left-hand side outside the picture. 図 図 67. IEC61000-4-5 Surge Test Setup for TIDA-00204 During the surge tests, a UDP packet transfer was launched on each Gigabit Ethernet port. Each test level and Gigabit Ethernet port was tested with two different PC software programs running on a laptop for 表...
  • Page 74 Test Results www.tij.co.jp 表 表 34. IEC-61000-4-5 Surge Test Results for TIDA-00204 (continued) TIDA-00204 BASIC PERFORMANCE PHENOMENON LEVEL CONNECTOR COMMENT (1) (2) STANDARD CRITERION UNDER TEST ±2-kV, 2-Ω/500-A (20-m shielded Surge IEC61000-4-5 RJ45 port 2 Exceeds IEC61800-3 CAT7 Ethernet cable) Class A is considered when there are less than two consecutive UDP packet losses and no major drop in network utilization.
  • Page 75 10. Therefore, if higher surge immunity is desired the TVS diode is recommend to be populated between the PHY and the transformer as per the TIDA-00204 schematics. The TVS diode between the transformer and the RJ45 connector on ETH1 (port 1) was an initial test option and not needed.
  • Page 76 Schematics To download the schematics, see the design files at TIDA-00204. Bill of Materials To download the bill of materials (BOM), see the design files at TIDA-00204. Layer Plots To download the layer plots, see the design files at TIDA-00204.
  • Page 77 図 図 71. Layout Guidelines for RGMII TX Signals Comparing E1 and E3 EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 78 図 図 72. Layout Guidelines for RGMII RX Signals Comparing E1 and E3 EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 79 PHY to transformer done due to pinout of RJ45 図 図 73. Layout Guidelines for PHY Differential Signals EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 80 Ensure wide enough traces when adding the 1.1-V and 2.5-V power rails. The 1.1-V rail is added as a 図 74 solid supply plane below each PHY. shows the PCB layout of TIDA-00204. GND cut ring in mid GND cut in mid layer 1...
  • Page 81 Follow the layout guidelines from the LM46002 data sheet. Cut out layer 1 under LM46002 to avoid coupling into other layers. Ensure that current loop of the device is maintained as small as possible. The 図 example layout of the LM46002 on TIDA-00204 is shown in Noise sensitive signals removed Current loop as small as possible...
  • Page 82 Layer 6 is GND reference for DDR3 (90-µm dielectric distance layer to layer). The other layers are 400 µm away. All DDR3 signals are on one layer. EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 83 Design Files www.tij.co.jp Altium Project To download the Altium project files, see the design files at TIDA-00204. Gerber Files To download the Gerber files, see the design files at TIDA-00204. Software Files To download the software files, see the design files at TIDA-00204.
  • Page 84 MARTIN STAEBLER is a system engineer in the Industrial Systems Motor Drive team at Texas Instruments. Staebler is responsible for developing reference designs for industrial drives. EMI/EMC 規格準拠、産業用温度範囲のデュアルポート・ギガビット・イーサネットの JAJU324B – March 2015 – Revised July 2017 リファレンス・デザイン TIDU832 翻訳版 — 最新の英語版資料 http://www-s.ti.com/sc/techlit/TIDU832 Copyright © 2015–2017, Texas Instruments Incorporated...
  • Page 85 System Design Theory ..............number of MAC interface symbols for GMII from 24 to 25 変更 • 表 7 to updated title DP83867 RGMII Design Rules on TIDA-00204 PCB and updated the listed rules and distances 変更 • ..................................................図 7 to updated schematic 変更...
  • Page 86 お客様は、自らのアプリケーションの設計において、ご自身が独自に分析、評価、判断を行う責任がお客様にあり、お客様のアプリケー ション(および、お客様のアプリケーションに使用されるすべてのTI製品)の安全性、および該当するすべての規制、法、その他適用される 要件への遵守を保証するすべての責任をお客様のみが負うことを理解し、合意するものとします。お客様は、自身のアプリケーションに関 して、(1) 故障による危険な結果を予測し、(2) 障害とその結果を監視し、および、(3) 損害を引き起こす障害の可能性を減らし、適切な対 策を行う目的での、安全策を開発し実装するために必要な、すべての技術を保持していることを表明するものとします。お客様は、TI製品 を含むアプリケーションを使用または配布する前に、それらのアプリケーション、およびアプリケーションに使用されているTI製品の機能 性を完全にテストすることに合意するものとします。TIは、特定のTIリソース用に発行されたドキュメントで明示的に記載されているもの 以外のテストを実行していません。 お客様は、個別のTIリソースにつき、当該TIリソースに記載されているTI製品を含むアプリケーションの開発に関連する目的でのみ、使 用、コピー、変更することが許可されています。明示的または黙示的を問わず、禁反言の法理その他どのような理由でも、他のTIの知的所 有権に対するその他のライセンスは付与されません。また、TIまたは他のいかなる第三者のテクノロジまたは知的所有権についても、いか なるライセンスも付与されるものではありません。付与されないものには、TI製品またはサービスが使用される組み合わせ、機械、プロセ スに関連する特許権、著作権、回路配置利用権、その他の知的所有権が含まれますが、これらに限られません。第三者の製品やサービスに 関する、またはそれらを参照する情報は、そのような製品またはサービスを利用するライセンスを構成するものではなく、それらに対する 保証または推奨を意味するものでもありません。TIリソースを使用するため、第三者の特許または他の知的所有権に基づく第三者からのラ イセンス、あるいはTIの特許または他の知的所有権に基づくTIからのライセンスが必要な場合があります。 TIのリソースは、それに含まれるあらゆる欠陥も含めて、「現状のまま」提供されます。TIは、TIリソースまたはその仕様に関して、明示 的か暗黙的かにかかわらず、他のいかなる保証または表明も行いません。これには、正確性または完全性、権原、続発性の障害に関する保 証、および商品性、特定目的への適合性、第三者の知的所有権の非侵害に対する黙示の保証が含まれますが、これらに限られません。 TIは、いかなる苦情に対しても、お客様への弁護または補償を行う義務はなく、行わないものとします。これには、任意の製品の組み合わ せに関連する、またはそれらに基づく侵害の請求も含まれますが、これらに限られず、またその事実についてTIリソースまたは他の場所に 記載されているか否かを問わないものとします。いかなる場合も、TIリソースまたはその使用に関連して、またはそれらにより発生した、 実際的、直接的、特別、付随的、間接的、懲罰的、偶発的、または、結果的な損害について、そのような損害の可能性についてTIが知らさ れていたかどうかにかかわらず、TIは責任を負わないものとします。 お客様は、この注意事項の条件および条項に従わなかったために発生した、いかなる損害、コスト、損失、責任からも、TIおよびその代表 者を完全に免責するものとします。 この注意事項はTIリソースに適用されます。特定の種類の資料、TI製品、およびサービスの使用および購入については、追加条項が適用さ れます。これには、半導体製品(http://www.ti.com/sc/docs/stdterms.htm)、評価モジュール、およびサンプル(http:/ /www.ti.com/sc/docs/sampterms.htm)についてのTIの標準条項が含まれますが、これらに限られません。 Copyright © 2017, Texas Instruments Incorporated 日本語版 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社...