يوم جيد!
انتباه ، الكثير من النصوص والصور. في السوق ، يمكنك العثور على العديد من الاختلافات في أجهزة الكمبيوتر ذات اللوحة الفردية مع الدروع أو الحلول الشاملة. تم تصميم بعضها لمهام محددة ، على سبيل المثال ، جمع البيانات وعرضها ، والبعض الآخر عالمي ويتضمن جميع أنواع الواجهات لجميع المناسبات. كما لوحظت اختلافات كبيرة في التكوين وأنواع الربط والموصلات وعامل الشكل ، إلخ. لماذا تسأل جهازك ، إذا كنت تستطيع اختيار جهاز موجود؟ قبل بضع سنوات ، تحولت اللوحة على IMX6Q - "BD-SL-i.MX6" من Freescale (اقرأ NXP) ، جاءت الفكرة لإنشاء وحدة من شأنها ...
1. غطت احتياجاتنا للوحات النماذج الأولية على IMX6. في ذلك الوقت ، تم بالفعل تنفيذ العديد من المشاريع على هذه الشريحة. تجدر الإشارة إلى أن امتلاك وحدة خاصة بك وتطوير لوحة أم لمشروع معين ، يمكنك اختبار جميع الأجهزة الطرفية بسرعة ، و "رفع" البرنامج ، وإجراء التغييرات ، ونقل كل شيء إلى الطبقات الثماني الضرورية جدًا لـ IMX6Q (لا يقتصر خط هذه الرقائق على أربعة وبصرف النظر عن QUAD ، هناك أيضًا DUAL و SOLO - جميعها "pin-to-pin" ، مما يمنح فرصة كبيرة لتنفيذ الأجهزة ذات الوظائف المختلفة بناءً على "لوحة" واحدة). دعني أذكرك أن اللوحة الأم يمكن أن تكون 4 طبقات أو حتى طبقتين ، مما يسرع بشكل كبير من وقت إنتاجها ويقلل من التكاليف.
2. استخدام الوحدة كمكون وتزويد العميل بخيار: نقل كل شيء إلى لوحة واحدة أو استخدامه كما هو. بإنصاف ، سأقول أن استخدام الوحدات المشتراة للمشاريع التجارية لا يعتبر. أولاً ، لا يمكنك العثور على وحدة نمطية تناسب الجميع (إما أن هناك الكثير من الموصلات ، أو هناك عدد قليل ، أو لا توجد ثقوب متصاعدة ، أو اللوحة كبيرة ، وما إلى ذلك ، بشكل عام ، سيفهم أولئك الذين بحثوا عن احتياجاتهم) ، ولكن ، في ثانيًا ، تطويره دائمًا أكثر موثوقية. يمكنك أن ترمي لي الطماطم ، لكنني أثق بنفسي فقط.
3. امنح العميل الفرصة لتطوير أجهزته بناءً على وحدتنا. نعم - اتضح أن هذا مطلوب أيضًا ، ولكن ليس ما تم وصفه أعلاه (حول مدى تعقيد اختيار الوحدة النمطية) ، ولكن حقيقة أن هذا تطور وإنتاج روسي يلعبان دورًا كبيرًا. يبدو أن كلمة "استبدال الواردات" أثرت بشكل كبير على صناعتنا وتطورنا ، بما في ذلك.
بدء IMX6باختصار حول الشيء الرئيسي ، لكن هذا لن يكون جوهر المقالة. تم استخدام أول وحدة لدينا على IMX6Q وهي الآن قيد التطوير ، ولها أبعاد 50x75mm. نظام التشغيل Linux و Android.
التين. 1. الوحدة النمطية على IMX6Qلن أسرد واجهاتها ومزاياها وعيوبها. يعرض تقريبا كل ما يحتوي على شريحة ، وهذا يكفي لتنفيذ العديد من المشاريع. على متن الطائرة يوجد eMMC ، وموصلات الواجهة ، وفيزياء جيجابت إيثرنت والطاقة. انحراف موجز قد انتهى ، الآن النقطة.
إلى ماذا وصلنالا ينتهي خط IMX6 على الرقائق المذكورة أعلاه. ظهرت بالفعل IMX7 و IMX8 في إصدارات مختلفة ، ولكننا مهتمون بالإصدار الأضعف بأبعاد أصغر ، ومقلص في الوظائف - هذه هي IMX6UL / IMX6ULL (وهي أيضًا "دبوس إلى دبوس" فيما بينها). لفتنا الانتباه إليها ليس فقط من هذا القبيل ، ولكن نظرًا لظهور العديد من المهام التي كانت تتعلق بالصوت عبر الإيثرنت عبر SIP ، بالإضافة إلى الحاجة إلى تطوير الأجهزة بأبعاد صغيرة وبدون إمكانية تبديد الحرارة. يحتوي IMX6UL على مجموعة جيدة جدًا لتوصيل الأجهزة الطرفية:
التين. 2. IMX6UL مخطط كتلةيمكن لأي شخص لديه صورة صغيرة الانتقال إلى موقع NXP على الويب والاطلاع على تفاصيل خط هذه الرقائق. إحدى وسائل استخدام هذا المعالج هي جسمه. يبلغ قطر جهات الاتصال الخاصة به 0.8 ملم ، ولوحة الاتصال 0.356 ملم (BGA) ، مما يعني بالضبط أنه يمكن تنفيذ اللوحة على 4 طبقات (والتي ، من حيث المبدأ ، تتم في اللوحة المرجعية NXP لهذه الشريحة). نستخدم إصدار 14 × 14 مم (يوجد أيضًا 9 × 9 مم بزيادات 0.5 مم).
لماذا NXP ، وليس Broadcom أو ST أو Ali أو بعض المعالجات العملاقة الأخرى؟ في الواقع ، النقطة الأساسية هي توافر الرقائق ، الدعم الفني وعبر الأنظمة الأساسية. بعد إنشاء الوحدة النمطية على IMX6Q ، قمنا بسهولة بنقل البرنامج إلى IMX6UL / IMX6ULL. الرقائق من دبوس إلى دبوس ، لذلك ، بعد تصحيح البرنامج على UL ، يمكنك التبديل إلى ULL أرخص. والثاني هو انخفاض استهلاك الطاقة ، ونتيجة لذلك ، حرارة منخفضة. عمدا لا أقدم المعلمات التقنية للمعالجات ، لذلك هناك الكثير من "الماء" في المقالة ، وهذه المعلومات متاحة للجمهور.
أحد المشاريع المثيرة للاهتمام التي تم تنفيذها على IMX6UL هو الصوت عبر جهاز Ethernet - هاتف SIP ، ولكنه في الأساس اتصال داخلي.
التين. 3. هاتف SIP.حول الرئيسيقلب المشروع هو IMX6 ، الذي يدور نظام التشغيل عليه مع تثبيت عميل SIP. قبل تشغيل Linux ، يتم تحميل u-boot (bootloader) بفلاش SPI منفصل. لم يتم فصل محمل الإقلاع والبرامج الثابتة الرئيسية عن طريق الصدفة (على عكس المرجع) ، ولكن من أجل جعل الجهاز صعبًا مع إيقاف تشغيل غير متوقع. إذا بدأت الحديث عن ubifs وقسم القراءة فقط على NAND ، فأنا مستاء للغاية. أظهرت الممارسة أنه حتى أفضل رقائق NAND لها الحق في الموت ، وهم يفعلون ذلك بشكل غير متوقع. هناك واجهة RMII للتواصل مع العالم الخارجي ، ومحول إيثرنت LAN9303 - 10/100 (هذا IMX لا يدعم جيجابت) مثبت على اللوحة وهناك حاجة إلى منفذين. يحتوي IMX6UL على منفذي RMII مع التوجيه ، ولكن كانت هناك حاجة إلى واجهتين مستقلتين بالضبط في شكل لوحة وصل.
يتم استخدام NAND لتخزين البرامج الثابتة والملفات (توقفنا عند Samsung K9F1G08U0D في حزمة TSOP48. لا نبدأ البصق ولا نغلق المقالة ، لأن الذاكرة في مثل هذا الشكل رخيصة جدًا في مجموعات صغيرة مقارنة بـ BGA63). شريحة ذاكرة DDR3 هي K4B4G1646D ، برنامج الترميز ADAU1761. برنامج الترميز يستحق نظرة عن قرب. قبل ذلك ، تم استخدام SGTL5000 في العديد من المشاريع ، ولكن مع ADAU ، أصبحت الحياة أكثر متعة. يمكنك كتابة مقال منفصل عنه ، لكني سأحاول تلخيص جوهره في مشروعي. لا تحتوي الدائرة المصغرة فقط على 6 مدخلات تناظرية و 7 مخرجات وبالطبع واجهة I2S والأجهزة التناظرية ، بالإضافة إلى برنامج الترميز ، أصدرت أيضًا برنامجًا متخصصًا لكتابة البرامج الثابتة لـ DSP المدمج. من يهمه الأمر ، ومن ليس على دراية ، يمكنه قراءة ما هو DSP وما يتم تناوله به.
التين. 4. ADAU1761 مخطط تخطيطيعند كتابة البرامج ، قبل كل شيء ، لعب المبرمجون ما يكفي من وظائف التشويه وإلغاء الصدى والتصفية وخلط الصوت. سأخبركم أنها رائعة للغاية. الواجهة ودية للغاية ، والعديد من الإعدادات ، والمرشحات ، والتحويلات ، والقدرة على إعادة توجيه الصوت ، إلخ.
التين. 5. SigmaStudio بواسطة الأجهزة التناظريةيتضمن المشروع 4 قنوات (الإدخال / الإخراج) ، حيث توجد مكبرات صوت ستيريو وميكروفونات مدمجة ، بالإضافة إلى موصلات لتوصيل القنوات الخارجية.
يتم توصيل لوحة محيطية باللوحة (في الشكل 3) ، فقط باستخدام برنامج ترميز ، وماسح ضوئي لوحة مفاتيح مصفوفة ، وما إلى ذلك ، لم تكتب عن ذلك.
يتم استخدام أحد موصلات RJ45 لإمداد طاقة PoE ؛ يتم استخدام شريحة Si3402 من معامل السيليكون كجهاز يعمل بالطاقة (PD). تم استخدام دائرة التبديل بشكل قياسي تقريبًا بدون عزل كلفاني بمخرج 12 فولت (يتم ضبط الجهد بواسطة المقاومات). مشتت قليلاً من قبل أي شخص مهتم بموضوع PoE + مع عزل كلفاني ، هناك شريحة جيدة جدًا من TI - LM5072MH-80. لقد أثبتت نفسها في العديد من المشاريع.
يتم تنفيذ إمدادات الطاقة الثانوية على DC / DC ST1S10PHR - ليست الأرخص ، وليس الأكثر ترددًا ، ولكنها تعمل بشكل مثالي ويمكن الوصول إليها عن طريق السيارات. بشكل عام ، لدينا حديقة حيوان DC / DC و LDO كاملة لتلبية الاحتياجات المختلفة ، ولكن عندما تكون الجودة مهمة ، فإننا نختار الشركات المصنعة المعروفة.
تحتوي اللوحة أيضًا على USBHOST و USBOTG وبطاقة SD. يمكنك تشغيل / تحديث البرامج الثابتة عبر USB و SD. هناك أيضًا تحديث عبر الشبكة ، ولكن هذا ينطبق بالفعل على البرامج وواجهة الويب.
قليلا عن تتبعيمكنك نشر gerberas وقطع من بطاقات التتبع إلى ما لا نهاية ، لكنني لن أفعل ذلك ، لكني سأتطرق فقط إلى النقاط الرئيسية والحرجة. ترتيب الطبقات قياسي:
- TOP - إشارة مع مضلع الأرض
- GND - المضلعات المطحونة
- السلطة - مواقع اختبار الغذاء
- أسفل - إشارة مع مضلع الأرض
1. DDR3. مع تخطيط الذاكرة المستقل ، يجب أن تكون حذراً ، لذلك لم أفعل ذلك ، لكنني أخذت المرجع كمثال. يتم استخدام طبقتين فقط (أعلى وبوت) للتتبع ، ولا يتم تضمين الطبقتين الأخريين. Vias 0.203 / 0.406 مم ، سمك الخط 0.114 مم. لقد غيرت فقط الخطوط الأرضية تحت المعالج وجعلتها أكثر سمكًا - حتى 0.3 مم. تحولت طبقة GND إلى أرضية جيدة اضطررت فيها إلى رسم واجهة RGB ، وهي ليست صحيحة تمامًا ، لكنني ببساطة لم أر خيارًا آخر مع عدد الواجهات على اللوحة.
التين. 6. تتبع الذاكرة
التين. 7. مدافن النفايات والأراضيعند توصيل اللوحة ، تحتاج إلى تخصيص مزيد من الوقت للسلطة ومدافن النفايات. من الأسهل بكثير تطوير لوحات من 4 طبقات بنفس التخطيط ، هناك امتداد في تتبع موصلات الإشارة وهناك دائمًا طبقتان لتزويد طاقة جيدة ، والتي يمكن أيضًا استخدامها بكفاءة لخطوط البيانات غير الحرجة. نطاق الطاقة الرئيسي الذي أقوم به دائمًا هو 3.3 فولت ، والباقي بداخله. جميع مكبات النفايات ذات الجهد العالي مصنوعة بثغرات كبيرة للقضاء على التداخل.
2. يتم تنفيذ PoE ، كما كتبت سابقًا ، على شريحة Si3402. يتم تربيته بدقة على أربع طبقات من اللوح مع وجود فجوات كبيرة من المضلعات الرئيسية. أعتقد أنها ستبدأ على طبقتين ، لكن لا أحد يضمن الجودة. عند تصميم وحدات الإمداد بالطاقة ، عادة ما أتبع لوحة التقييم للدوائر الدقيقة ، وعند الاختبار ، أتحقق من الأشكال الموجية للإشارات الواردة في الوثائق. إذا لم تتمكن من القيام بذلك في المرجع ، بسبب حجم اللوحة أو تكوينها ، فيجب عليك أن تسترشد فقط بالخبرة والفطرة السليمة.
في طبقة الطاقة لـ PoE ، يتم تحديد نطاق 12V. يتم استخدام الطبقات المتبقية للإشارات والمضلعات الأرضية PoE - GND_EXT. تكون جميع المضلعات بشكل صارم تحت بعضها البعض دون تداخل المضلعات المجاورة في طبقات أخرى. تبلغ المسافة بين مضلعات PoE والأجزاء الرئيسية حوالي 1 مم. عند تطوير PoE مع عزل كلفاني ، عادة ما أقوم بعمل قطع باستخدام قاطع الطحن (في تصنيع لوحات الدارات) تحت محولات ومضاعفات optocouplers.
التين. 9. بو. أعلى3. الأجهزة الطرفية. كان علي أن أقوم بتوصيل اللوحة على رقاقة M3616 من شركة ALi Corporation ، ولديها 292 كرة فقط ، ولكن انظر إلى مدى التفكير الجيد في المعالج من حيث تسهيل تتبع اللوحة. مدى وضوح جميع الواجهات بالترتيب الصحيح. انتباه ، ولدت اللوحة على طبقتين ، وذاكرة الوصول العشوائي في واحدة بالكامل.
التين. 10. المطامر والأراضيفي IMX6UL / IMX6ULL ، كان عليّ العبث بالواجهات. في الشكل. 6. يمكنك أن ترى مدى إحكام توصيل الموصلات ولا توجد مساحة كافية للتداخل ، وتحتاج إلى الانسحاب من الصف الخامس من الكرات. الشيء الرئيسي هنا هو مراقبة الممانعة في الأزواج التفاضلية (على سبيل المثال ، USB) وعدم المبالغة في استخدام الفتحات ، حيث سيؤدي ذلك إلى الإضرار بنطاقات الأرض والطاقة.
وبعد الوحدةما لا تفعل ، ولكن لا تزال تحصل على وحدة. عندما تجاوز عدد المشاريع على IMX6UL / IMX6ULL التوقعات ، وتمت كتابة الوظيفة الرئيسية ، تقرر التحول إلى نظام معياري ، مثل آخر مرة ، وحتى القيام بذلك بأناقة.
التين. 11. وحدة mx6ull-m02c على IMX6UL / IMX6ULLلماذا أنيقة؟
- الوحدة مصنوعة في عامل الشكل "على متن الطائرة" وليس لها موصلات واجهة ؛ إنها تجعل من الممكن استخدامها كـ "دائرة دقيقة".
- في الغابة ، لديها فقط كل ما تحتاجه: شريحة ، DDR3 ، NAND ، SPI ، فيزياء إيثرنت ، وحدة تغذية 1.35 فولت (والتي تسمح لك بتزويد جهد 3.3V واحد فقط للوحدة) ، والكوارتز والسلبي.
- التثبيت في اتجاه واحد. لا يمكن لكل حل معياري أن يتباهى بغياب المكونات في الأسفل. وهذا يعطي العديد من المزايا في وقت واحد: إزالة الحرارة إلى اللوحة الأم ، وإمكانية التتبع تحت الوحدة (حيث لا يوجد قطع على اللوحة للمكونات البارزة) والإنتاج الأرخص للوحدات نفسها (ناقص الاستنسل ، وقلب اللوحة أثناء التثبيت ، وما إلى ذلك).
- منصات حول اللوح. لا توجد نقاط إشارة لحام تحت الوحدة.
- أبعاد الوحدة 45x36mm فقط.
- بطريقة ما سأخبرك عن أحد الأجهزة التي تم تطويرها على هذه الوحدة ، ولكن في الوقت الحالي صورة اللوحة الأم لتصحيح الأخطاء وكتابة البرامج.
التين. 12. وحدة IMX6UL / IMX6ULL على السبورةتتكون اللوحة من طبقتين وتحتوي على موصلات واجهة ضرورية لبدء التشغيل والتشغيل. في مثل هذه اللوحات ، نقوم بإجراء اختبار داخلي للتبريد والتدفئة أثناء التشغيل ، والتحقق من ثبات العمل تحت الحمل ، وتصحيح البرامج.
الخلاصةماذا يعطي النظام المعياري بالضبط عند تطوير الأجهزة؟
- مع الوحدة الحالية ، يستغرق وقت تطوير اللوحة ذات الواجهات الخارجية بضعة أيام فقط (بشرط أن تكون جميع الواجهات مفهومة ومستخدمة مسبقًا في التطوير).
- تخطيطات لوحات الدوائر المطبوعة أرخص بكثير ، لأنه في معظم الحالات يمكنك إنشاء لوح من طبقتين ، أو لوحة من 4 طبقات مع فئة أدنى.
- سرعة الحصول على اللوحة الأم أعلى بكثير ، حيث لا تحتاج إلى لحام المكونات المتعلقة بالوحدة.
- الانتقال من التخطيط إلى نسخة الإصدار أسرع وغير مؤلم (إذا كنت لا تزال تقرر إنشاء حل لوحة واحدة).
بالطبع ، تختلف جميع المشاريع وأحيانًا تكون الدوائر المحيطية أكثر تعقيدًا بكثير من المعالج نفسه ، ولكن تصحيح الوحدات النمطية الفردية دائمًا أسهل ، خاصة إذا تم تطوير مشروع واحد من قبل العديد من المهندسين.
في مقال واحد ، من الصعب جدًا كتابة ما تريد. يتطلب وصف مشروع واحد الكثير من الحروف ، لكني أريد أن أتطرق إلى العديد من المشاريع ، وأشارك انطباعاتي حول الأجهزة الطرفية المختلفة ، حول الدوائر المصغرة المستخدمة ، وميزات تتبع الواجهة ، وما إلى ذلك. لكن الشيء الرئيسي هو التوقف في الوقت المحدد.
ملاحظة:
github.com/trotill/adk_yocto رابط المصدر
شكرا لكم على اهتمامكم!