如何搭建 iC-MU200 芯片测试平台?

IC-HAUS提供的测试套件可以便捷搭建IC MU系列芯片的测试平台,我们这里已iC-MU200为例,介绍相关搭建流程。iC-MU200 测试平台的核心设计目的是通过 PC 端官方 GUI 软件,对 iC-MU200 绝对式霍尔编码器进行功能评估、寄存器配置和电气校准。完整的系统搭建由以下三个部分通过“子板-母板-适配器”的物理链路组合而成:

  1. 传感器子板 (Sensor Board)iC-MU200 EVAL MU6M —— 搭载核心传感器芯片。
  2. 测试母板 (Motherboard Expansion)iC-MU EVAL MU1D —— 扩展并引出所有电气接口。
  3. USB 接口适配器 (PC-USB Adapter)iC-MB3 iCSY MB3U-I2C —— 桥接 PC 与测试母板。

一. 平台核心配件功能详解

A. iC-MU200 EVAL MU1M 传感器子板

  • 核心芯片:搭载了一颗采用 QFN48 封装的 iC-MU200 芯片。该芯片内部的霍尔传感器针对 2.0 mm 极宽(主码道)进行了物理结构优化。
  • 外部存储器:板载一颗 SOT23 封装的 16k 位 24LC16B EEPROM,用以在芯片上电启动时加载和存储参数配置。
  • 硬件接口:通过一个 2×10 针的 90 度弯插座 J1 将芯片的所有关键 I/O、电源、多圈和 I2C 接口引出至母板。
  • 默认配置:出厂时烧录了标准配置参数,默认激活 SPI 接口,且支持 32/31 极对数差分游标比例的轴向磁盘(如 MU37S 45-32N)。

B. iC-MU EVAL MU1D 测试母板

  • 主要职责:作为测试平台的物理中枢,它不仅将 MU6M 子板上的微细引脚信号转换为标准测试点或连接器,还集成了必要的驱动及缓冲电路。
  • 主要连接器与引脚
    • J1 (20-pin 插座):通过扁平 ribbon 排线直接连接至 MU6M 子板的 J1 接口。
    • J2 (9 针 D-sub 母座):用于连接支持 BiSS/SSI 协议的 PC 适配器。
    • J3 (10 针 WSL 简易牛角公座):用于连接支持 SPI 协议的 PC 适配器。
    • J5 (9 针 D-sub 公座):多圈(Multiturn)接口,用于构建多圈系统时级联外部编码器芯片。
    • J6、J7、J8 (测试排针):方便示波器探头直接夹取并测试 Port A、Port B、I2C 内部总线以及多圈时序信号。
  • 关键跳线(Jumper)定义
    • JP1:短接时(默认)将模拟供电 VPA 与数字供电 VPD 桥接;若需要分开测量或独立供电则可选择断开。
    • JP2 & JP3:控制是否从连接到 J2(BiSS)或 J3(SPI)的适配器引入 VDD 电源。
    • JP4:短接时禁用 Port A 上的 I/O 缓冲器。在使用 SPI 接口(J3)时必须闭合,以避免总线冲突。
    • JP5/JP6:BiSS 环路选择跳线。默认闭合(点对点 Loopback 环回模式);在多芯片链式应用中则需断开。
    • JP7:用于在不需要差分驱动时,断开多圈信号 MTD 上的 MAX3087 差分收发器。
  • 按键 SW1:连接至 iC-MU200 的 PA0 引脚,用于启动时物理拉低该引脚进行模式控制。

C. iC-MB3 iCSY MB3U-I2C PC-USB 适配器

  • 主要职责:实现 PC 端评估软件与测试母板之间的双向通信转换。
  • 接口能力
    • RS422 接口 (J2 端):通过 9 针 D-sub 接口提供带电气隔离 (Galvanically Isolated) 的 RS422 差分接口,支持 10MHz BiSS 和 4MHz SSI 协议。
    • 单端接口 (SPI/I2C):提供单端 master 接口,通过 2×5 排针支持 6MHz SPI 和 100kHz I2C 通信。
  • 供电特性:通过 USB 接口直接向外提供 5V、最大 200mA 的传感器电源。
  • 芯片功能兼容性
    • 参数读写:支持在 SPIBiSS 模式下读写寄存器及外部 EEPROM。
    • 系统校准仅支持在 SPI 模式下执行系统校准;不支持直接通过此适配器以 BiSS 方式执行校准

二. 测试平台的系统搭建与连接步骤

连接 PC:使用 USB 电缆(Type A 到 Type B)将 MB3U-I2C 的 USB 接口连接至 PC

硬件连接子母板:使用 20 针扁平排线,连接 MU6M 传感器子板的 J1MU1D 母板的 J1 接口。

默认 SPI 评估配置连接(推荐初次上电及校准使用):

MU1D 上的 JP3 跳线闭合,以允许适配器为子母板供电。

MU1D 上的 JP4 跳线闭合,以禁用 Port A 缓冲器。

使用 10 针扁平电缆,将 MB3U-I2C 的 10 针单端插头连接至 MU1DJ3 接口。

三. 关键调试操作:如何从 SPI 切换至 BiSS 通信接口

由于 MU6M 的出厂默认设置为 SPI 激活状态,如果您后续需要连接只支持 BiSS 接口的适配器(如 MB5U)进行测试或标定,可以采用以下硬件强行干涉步骤来进行通信配置:

  1. 关闭系统电源
  2. 使用跳线或测试导线,将 MU1D 母板 J8 引针上的 SDA 信号线直接临时短接至 GND,这会在下次开机时强行阻止芯片读取 EEPROM 数据。
  3. 按住 MU1D 上的 SW1 按钮不放(相当于将芯片的 PA0 强制置低 PA0=GND,从而向芯片表明开机需要使用 BiSS 接口模式)。
  4. 连接 USB 供电以开启平台电源
  5. 系统上电后,释放 SW1 按钮,并断开 SDAGND 的临时短接线。
  6. 启动 PC 端的 iC-MU Series GUI 软件连接芯片,在软件中点击 “Write EEPROM” 按钮,将配置永久写入 EEPROM 中。
  7. 完成配置后执行 SOFT_RESET,此后 iC-MU200 将在每次开机时自动进入绝对值 BiSS 接口模式

iC-MU200 的芯片尺寸较大,在机械安装气隙(典型值为 0.4mm 左右)、径向偏心上要求更为严苛。建议您在搭建好测试平台、确立稳定通信后,必须配合配套磁盘进行完整的电气自校准(包含相位、幅值与 SPON 轨道偏移量标定),以避免系统在运行时触发 NON_CTR (游标同步失败) 等典型信号质量报警错误.

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