Sur les compétences de base de la conception de circuits matériels embarqués

Le chemin de développement électronique que j'ai emprunté est en fait le même que la plupart des gens disent. Drive learning → ARM & linux bottom development (développement de projet) → ARM & linux top development (développement de projet) → chef de projet. Je continue de me lancer sur la route, et maintenant je vais partager mes leçons et mon expérience avec tout le monde, dans l'espoir d'apprendre des novices.

La conception embarquée est un énorme projet. Aujourd'hui, je vais parler de plusieurs précautions dans la conception de circuits matériels. Tout d'abord, comprenons l'architecture matérielle embarquée.

Nous savons que le processeur est l'âme de ce système et que toutes les configurations de périphériques y sont liées, ce qui met également en évidence une caractéristique de la conception embarquée selon laquelle le matériel peut être adapté. Lors de la conception du matériel embarqué, les points suivants doivent être pris en compte.

Conception de circuits matériels intégrés

Tout d'abord, l'alimentation est confirmée

Le rôle de l'énergie dans le système embarqué peut être considéré comme le rôle de l'air sur le corps humain, et encore plus important: l'air que les gens respirent contient de l'oxygène, du dioxyde de carbone et de l'azote, mais le contenu est stable, ce qui équivaut à divers encombrements dans le système d'alimentation. Nous espérons obtenir une alimentation pure et stable qui réponde aux exigences, mais en raison de divers facteurs, ce n'est que notre rêve. Cela devrait se concentrer sur deux aspects:

A, tension

Les systèmes embarqués nécessitent des alimentations de différentes amplitudes, telles que les courants 5v, 3,3v, 1,8v, etc. Afin de minimiser l'ondulation de l'alimentation électrique, les dispositifs LDO sont utilisés dans les systèmes embarqués. Si DCDC est utilisé, non seulement il est gros, mais son ondulation est également un casse-tête.

B, courant

Le fonctionnement normal du système embarqué nécessite non seulement une alimentation stable et suffisante, mais également un courant suffisant (en fait, la puissance répond aux exigences). Par conséquent, la charge doit être prise en compte lors du choix d'un appareil d'alimentation. Je laisse généralement une marge de 30% lors de la conception. .

S'il s'agit d'une carte multicouche, la partie alimentation doit être divisée lors de la mise en page. À ce stade, vous devez faire attention au chemin de division et essayer de mettre une certaine quantité de puissance ensemble. S'il s'agit d'une planche à double face, la largeur de la trace doit être prise en compte et la planche doit être aussi large que possible. Un condensateur de découplage approprié doit être aussi proche que possible de la broche d'alimentation.

Conception de circuits matériels intégrés

Deuxièmement, l'oscillateur à cristal est déterminé

L'oscillateur à cristal est équivalent au cœur du système embarqué et sa stabilité est directement liée à son état de fonctionnement et à ses performances de communication. Les oscillateurs courants sont des oscillateurs à cristal passifs et des oscillateurs à cristal actifs. Tout d'abord, déterminez sa fréquence d'oscillation, puis déterminez le type d'oscillateur à cristal.

A, oscillateur à cristal passif

La sélection de la capacité d'adaptation et de la résistance d'adaptation est généralement basée sur le manuel de référence. Dans la conception des micro-ordinateurs monopuce, les oscillateurs à cristal enfichables sont souvent utilisés avec des condensateurs en céramique. Dans ARM, afin de réduire l'espace et de faciliter le câblage, des oscillateurs à cristal passifs à quatre coins sont souvent utilisés avec des condensateurs à puce. Bien que nous connaissions le circuit d'adaptation de l'oscillateur à cristal fixe, pour être infaillible, nous devons toujours consulter le manuel de référence pour déterminer la taille du condensateur, s'il a besoin d'une résistance correspondante et d'autres détails.

B, oscillateur à cristal actif

A un signal d'horloge meilleur et plus précis, mais en comparaison, il est plus cher qu'un oscillateur à cristal, c'est donc aussi un coût qui doit être pris en compte dans la conception de circuits matériels.

Lors de la conception de la carte de circuit imprimé, il est nécessaire de prêter attention à la trace de l'oscillateur à cristal aussi proche que possible de la puce et au signal de clé éloigné de la trace d'horloge. Ajoutez un anneau de protection de mise à la terre lorsque les conditions le permettent. S'il s'agit d'une carte multicouche, il est également important de garder le signal clé éloigné de la trace de l'oscillateur à cristal.

Troisièmement, réservez les ports IO de test

Dans la phase de débogage embarqué, lorsque les ressources de broches sont abondantes, je réserve généralement un port IO pour me connecter à une led ou à un haut-parleur pour ouvrir la voie à la prochaine étape de l'écriture logicielle. Pendant le fonctionnement du système intégré, l'interface IO est contrôlée de manière appropriée pour déterminer si le système fonctionne normalement.

Conception de circuits matériels intégrés

Quatrièmement, équipement de stockage d'extension externe

Si un système embarqué dispose d'une alimentation, d'un oscillateur à quartz et d'un processeur, il s'agit du plus petit système que nous connaissons. Si le système embarqué a besoin d'exécuter un système d'exploitation plus grand, non seulement le CPU a une MMU, mais le CPU doit également être connecté à SDRAM et NANDFLASH. Si le processeur possède des contrôleurs SDRAM et NANDFLASH, il n'est pas nécessaire de trop considérer l'utilisation de lignes d'adresse dans la conception matérielle. S'il n'y a pas de contrôleur associé, vous devez faire attention à l'utilisation des lignes d'adresse.

Cette partie est un point important lors de LAYOUT, la raison est de faire en sorte que les lignes de signal pertinentes aient la même longueur pour s'assurer que les retards de signal sont égaux et que l'horloge et les lignes de signal différentiel DQS sont acheminées. Diverses techniques de câblage doivent être utilisées de manière exhaustive lors du câblage, telles que la distribution symétrique avec processeur, le câblage en guirlande, le câblage de type T, qui doivent tous être sélectionnés en fonction du nombre de mémoires. De manière générale, plus le nombre est élevé, plus le câblage est compliqué. , Mais connaissant ses points clés, tout sera résolu.

Cinquièmement, interface fonctionnelle

La chose la plus importante pour un système embarqué est de contrôler les modules périphériques via diverses interfaces pour atteindre l'objectif prédéfini par le concepteur. Les interfaces couramment utilisées incluent les ports série (qui peuvent être utilisés pour connecter des modules tels que Bluetooth, WiFi et 3G), les interfaces USB, les interfaces réseau, les interfaces JTAG, les interfaces audio et vidéo, les interfaces HDMI, etc. Étant donné que ces interfaces sont connectées à des modules externes, la conception de la compatibilité électromagnétique est une tâche importante. De plus, faites attention à l'utilisation de lignes différentielles lors de LAYOUT.

Sixième, écran

Cette fonctionnalité est répertoriée séparément car elle est facultative. Si un système intégré est simplement utilisé comme connecteur pour se connecter au module de périphérique, connecté à l'ordinateur hôte via l'interface appropriée ou directement connecté au réseau, l'écran n'est pas nécessaire. Mais si le produit est un produit de consommation qui interagit fréquemment avec les utilisateurs, vous devez harceler.

Les écrans capacitifs sont le premier choix pour les écrans intégrés.Dans la conception des circuits, il convient de prêter attention à la disposition de la ligne de connexion de l'écran tactile et de la ligne de connexion de l'écran. Dans le processus de routage, essayez d'être aussi court que possible près du processeur de contrôle principal et faites attention au signal apparié pour aller sur la ligne différentielle et au signal de contrôle RVB pour aller de la même longueur. L'espacement des différentes traces de signaux suit la règle des 3W pour éviter les interférences mutuelles. Dans la conception de l'écran, il est nécessaire d'assurer l'alimentation et d'éviter les interférences pour éviter l'apparition de scintillement et de flou de l'écran.