由于公司項(xiàng)目需求,一直在找一款能跑Linux系統(tǒng),外圍接口豐富的,關(guān)鍵是必須要有CAN,UART,RMII等接口的芯片(無需LCD,HDMI,eDP)。對(duì)于一般的多媒體芯片來說,類似于瑞芯微,全志,海思,NXP等方案上,基本都是BGA封裝的居多,CAN基本都是一路(本項(xiàng)目需要用到兩路CAN)而且單芯片價(jià)格不便宜,再加上BGA封裝對(duì)于PCB疊層的要求和SMT加工費(fèi)用上的要求,最終選定了新唐的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系列的NUC980DK61YC,成本上的優(yōu)勢(shì)還是蠻大的,芯片相關(guān)的資源配置以及應(yīng)用如下圖所示:
相關(guān)配置及應(yīng)用
對(duì)于NUC980DK61YC LQFP128的封裝來說,對(duì)于PCB的優(yōu)勢(shì)是不言而喻的,雙層板即可,既可以省下PCB板材費(fèi)用,又可省下SMT的加工費(fèi)用,對(duì)于小白來說,手工焊接也是可行的。因?yàn)槭莾?nèi)置的64MB SRAM,故無需高頻布線,外置一片SPI Flash即可跑系統(tǒng)。
選定了芯片,接下來就著手設(shè)計(jì)了。
第一:原理圖設(shè)計(jì)
(1)電源設(shè)計(jì)
采用Type-c接口作為5V電源輸入,如下圖所示:
Type-c電源輸入
NUC980DK61YC 系統(tǒng)電源分別需要1.8V、1.2V、3.3V。本開發(fā)板采用集成3路PMU的電源芯片EA3059C(也可以采用獨(dú)立LDO來設(shè)計(jì)),具體電路如下所示:
EA3059C電路
(2)以太網(wǎng)電路設(shè)計(jì)
采用美國(guó)微芯LAN8720A-CP-TR,具體電路如下:
LAN8720A-CP-TR電路
(3)USB電路和串口打印電路
采用CH340E作為USB轉(zhuǎn)UART芯片,主要優(yōu)點(diǎn)是封裝更小了,外圍簡(jiǎn)單,無需外置晶振,缺點(diǎn)是單片價(jià)格比其他的系列高一點(diǎn)。電路圖如下所示:
USB和串口打印電路
(4)SD卡電路
(5)QSPI/NAND Flash 電路
在實(shí)際的應(yīng)用中,可二選一,如下圖所示:
Flash電路
(6)剩余的GPIO全部引出,如下圖所示:
GPIO電路
(7)頂層電路,如下圖所示:
Top
第二:PCB布局走線
原理圖設(shè)計(jì)完之后,就是添加封裝,至于AD格式的封裝,其實(shí)大可不必自己一個(gè)一個(gè)的畫時(shí)間去畫,畫封裝很費(fèi)時(shí)間,在工程項(xiàng)目中,應(yīng)該把主要的精力放在原理圖和PCB上,當(dāng)然,即使是使用第三方的(如嘉立創(chuàng)導(dǎo)出的AD格式的封裝)也要檢查和手冊(cè)做參數(shù)對(duì)比,避免出錯(cuò)!
(1)開始預(yù)布局,需要先做模塊化整理,把所屬同一張圖中的器件匯集在一起,以便后期布局使用,如下圖所示:
模塊化整理
(2)布局開始。布局中首先要遵循的原則是:先布接口(如結(jié)構(gòu)有要求),即使結(jié)構(gòu)沒要求,個(gè)人的習(xí)慣也還是先放置接口,在放置相對(duì)應(yīng)的接口電路的器件,在對(duì)應(yīng)的模塊電路中,應(yīng)遵循先大后小的原則,也就是先放置芯片,再放置外圍的電阻電容等小器件。整體需布局如下圖所示:
預(yù)布局
在預(yù)布局的時(shí)候,可以適當(dāng)?shù)拇蜷_對(duì)應(yīng)芯片的飛線,因?yàn)槭请p層板,所以在剛開始布局的時(shí)候就需要充分考慮整個(gè)板子的走線方向,盡量保證每一個(gè)模塊的線都是順的,盡量做到少打孔,使底層讓出更多的,更加充分的面積留給GND。如下圖所示:
預(yù)估模塊線路走向
(3)模塊化走線
在布局完成之后,就可以開始布線了,在布線的過程還是需要微調(diào)布局的。
電源走線如下:
頂層
底層,輸入電容靠近對(duì)應(yīng)管腳放置
類似于EA3059C 集成的開關(guān)電源芯片,布局時(shí)需先考慮幾個(gè)主要的輸出通道,如1.2V、1.8V、3.3V,如果兩個(gè)輸出通道的輸出功率電感距離過近,很容易形成串?dāng)_,盡量的分開,如實(shí)在分不開,可形成90度角放置,如下圖所示:
功率電感放置
其中,各通道輸出的FB采樣點(diǎn),應(yīng)該從輸出電容后取,而不應(yīng)該在電感處取,如下圖所示:
FB取樣點(diǎn)
電源芯片的輸入電容應(yīng)靠近芯片對(duì)應(yīng)的管腳放置,如上底層圖所示。
USB走線:
USB走線中,在有空間的情況,盡量做包地處理。如下圖所示:
USB走線包地
以太網(wǎng)芯片晶振、主控芯片晶振走線處理:
晶振走線中使用類差分走線的方式進(jìn)行,并做包地處理,如下圖所示:
以太網(wǎng)芯片晶振部分
主控晶振部分
FLASH走線
Flash走線,主要遵循的原則就是:少打孔,盡量短。如下圖所示:
Flash
其余部分的走線都是比較簡(jiǎn)單的,也沒什么好說的了,總之,布線中,盡量做到整組線一起走,特別是在雙層板中,線分散著走,很容易把空間分割掉,致使GND面積分散。盡量做到信號(hào)線表層走完,底層空間留給GND。
最終效果圖(沒鋪銅)
Top
Bottom
3D效果圖:(沒調(diào)整絲印)
Top
Bottom
整個(gè)項(xiàng)目就到此完成,后期可以直接導(dǎo)出制版文件和生產(chǎn)文件。