iMX6ULL। प्रोसेसर मॉड्यूल में संक्रमण

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ध्यान दें, बहुत सारे पाठ और तस्वीरें। बाजार पर आप शील्ड या ऑल-इन-वन समाधान के साथ एकल-बोर्ड पीसी के कई रूप पा सकते हैं। कुछ विशिष्ट कार्यों के लिए अनुकूलित हैं, उदाहरण के लिए, डेटा संग्रह और प्रदर्शन, अन्य सार्वभौमिक हैं और सभी अवसरों के लिए सभी प्रकार के इंटरफेस शामिल हैं। कॉन्फ़िगरेशन में महत्वपूर्ण अंतर भी देखे जाते हैं, बन्धन के प्रकार, कनेक्टर्स, फॉर्म फैक्टर, आदि। अपने डिवाइस को क्यों विकसित करें, आप पूछें कि क्या आप किसी मौजूदा को चुन सकते हैं? कुछ साल पहले, Freescale से IMX6Q - "BD-SL-i.MX6" पर बोर्ड को घुमाते हुए (एनएक्सपी पढ़ें), विचार एक मॉड्यूल बनाने के लिए आया था जो होगा ...

1. IMX6 पर प्रोटोटाइप बोर्ड के लिए हमारी जरूरतों को कवर किया। उस समय, इस चिप पर पहले से ही कई परियोजनाएं लागू थीं। यह समझाने के लायक है कि आपका अपना मॉड्यूल होने और किसी विशिष्ट प्रोजेक्ट के लिए मदरबोर्ड विकसित करने के लिए, आप सभी बाह्य उपकरणों का तेज़ी से परीक्षण कर सकते हैं, "सॉफ़्टवेयर" बढ़ा सकते हैं, बदलाव कर सकते हैं और सब कुछ बहुत ही 8 परतों में स्थानांतरित कर सकते हैं जो IMX6Q के लिए आवश्यक हैं (इन चिप्स की लाइन क्वाड तक सीमित नहीं है) QUAD के अलावा, DUAL और SOLO भी है - सभी "पिन-टू-पिन", जो विभिन्न उपकरणों को एक "बोर्ड" के आधार पर लागू करने का पर्याप्त अवसर देता है)। आपको याद दिला दूं कि मदरबोर्ड 4-लेयर या 2-लेयर भी हो सकता है, जो इसके उत्पादन के समय को काफी तेज करता है और लागत को कम करता है।

2. एक घटक के रूप में मॉड्यूल का उपयोग करें और एक विकल्प के साथ ग्राहक प्रदान करें: सब कुछ एक बोर्ड में स्थानांतरित करें या जैसा है उपयोग करें। निष्पक्षता में, मैं कहता हूं कि वाणिज्यिक परियोजनाओं के लिए खरीदे गए मॉड्यूल के उपयोग पर विचार नहीं किया जाता है। सबसे पहले, आप एक ऐसा मॉड्यूल नहीं खोज सकते हैं जो सभी पर सूट करता हो (या तो बहुत सारे कनेक्टर हैं, या कुछ हैं, या कोई बढ़ते छेद नहीं हैं, या बोर्ड बड़ा है, आदि, सामान्य तौर पर, जो लोग अपनी आवश्यकताओं की खोज करते हैं, वे समझेंगे), लेकिन, में आदि -इसके अलावा, इसका अपना विकास हमेशा अधिक विश्वसनीय होता है। आप मुझे टमाटर फेंक सकते हैं, लेकिन मुझे केवल खुद पर भरोसा है।

3. ग्राहक को हमारे मॉड्यूल के आधार पर अपने डिवाइस को विकसित करने का अवसर दें। हां - यह भी मांग में बदल गया, लेकिन ऊपर वर्णित नहीं था (एक मॉड्यूल का चयन करने की जटिलता के बारे में), लेकिन तथ्य यह है कि यह एक रूसी विकास और उत्पादन एक बड़ी भूमिका निभाता है। जाहिर है, "आयात प्रतिस्थापन" शब्द ने हमारे उद्योग और विकास को बहुत प्रभावित किया है, जिसमें शामिल हैं।

IMX6 शुरू

मुख्य बात के बारे में संक्षेप में, लेकिन यह लेख का सार नहीं होगा। IMX6Q पर हमारा पहला मॉड्यूल उपयोग किया गया है और अब विकास में है, इसमें 50x75 मिमी आयाम हैं। ओएस लिनक्स और एंड्रॉइड।


अंजीर। 1. IMX6Q पर मॉड्यूल

मैं इसके इंटरफेस, फायदे और नुकसान की सूची नहीं दूंगा। यह लगभग हर चीज को दिखाता है जिसमें एक चिप है, और यह कई परियोजनाओं के कार्यान्वयन के लिए पर्याप्त है। बोर्ड पर eMMC, इंटरफ़ेस कनेक्टर, ईथरनेट गीगाबिट भौतिकी और शक्ति है। एक संक्षिप्त विषयांतर खत्म हो गया है, अब बात है।

हम क्या करने आए हैं?

IMX6 लाइन उपरोक्त चिप्स पर समाप्त नहीं होती है। IMX7, विभिन्न संस्करणों में IMX8 पहले ही दिखाई दे चुके हैं, लेकिन हम कमजोर संस्करण में छोटे आयामों में रुचि रखते हैं, कार्यक्षमता में छंटनी की जाती है - ये IMX6UL / IMX6ULL हैं (वे आपस में "पिन-टू-पिन" भी हैं)। हमने इस पर न केवल ध्यान आकर्षित किया, बल्कि इसलिए कि कई कार्य ऐसे दिखाई दिए, जो एसआईपी के माध्यम से ईथरनेट पर वॉइस से संबंधित थे, साथ ही छोटे आयामों में उपकरणों को विकसित करने की आवश्यकता और गर्मी लंपटता की संभावना के बिना। बाह्य उपकरणों को जोड़ने के लिए IMX6UL में एक बहुत अच्छी किट है:


अंजीर। 2. IMX6UL ब्लॉक आरेख

जिनके पास एक छोटी सी तस्वीर है वह NXP वेबसाइट पर जा सकते हैं और इन चिप्स की लाइन का विवरण देख सकते हैं। इस प्रोसेसर का उपयोग करने की सुविधा में से एक इसका शरीर है। इसके संपर्कों की पिच 0.8 मिमी है, और संपर्क पैड 0.356 मिमी (बीजीए) है, जिसका अर्थ है कि बोर्ड को 4 परतों पर प्रदर्शन किया जा सकता है (जो, सिद्धांत रूप में, इस चिप के लिए एनएक्सपी संदर्भ बोर्ड में किया गया था)। हम 14x14 मिमी के संस्करण का उपयोग करते हैं (0.5 मिमी वेतन वृद्धि में 9x9 मिमी भी है)।

यह एनएक्सपी क्यों है, ब्रॉडकॉम, एसटी, अली या कुछ अन्य प्रोसेसर विशाल नहीं है? वास्तव में, पूरे बिंदु चिप्स, तकनीकी सहायता और क्रॉस-प्लेटफ़ॉर्म की उपलब्धता है। IMX6Q पर मॉड्यूल बनाने के बाद, हमने अपेक्षाकृत आसानी से सॉफ्टवेयर को IMX6UL / IMX6ULL में पोर्ट कर लिया। चिप्स पिन-टू-पिन हैं, इसलिए, उल पर सॉफ़्टवेयर को डीबग किया गया है, आप एक सस्ता ULL पर स्विच कर सकते हैं। दूसरा कम बिजली की खपत है और, परिणामस्वरूप, कम गर्मी। मैं जानबूझकर प्रोसेसर के तकनीकी मापदंडों को प्रदान नहीं करता हूं, इसलिए लेख में "पानी" का एक बहुत कुछ है, और यह जानकारी सार्वजनिक रूप से उपलब्ध है।

IMX6UL पर कार्यान्वित दिलचस्प परियोजनाओं में से एक ईथरनेट डिवाइस पर एक आवाज है - एक एसआईपी फोन, लेकिन अनिवार्य रूप से एक इंटरकॉम है।


अंजीर। 3. एसआईपी फोन।

मुख्य के बारे में

परियोजना का दिल IMX6 है, जिस पर ओएस एसआईपी क्लाइंट के साथ घूम रहा है। लिनक्स को बूट करने से पहले, यू-बूट (बूटलोडर) को एक अलग एसपीआई फ्लैश के साथ लोड किया जाता है। बूटलोडर और मुख्य फर्मवेयर का पृथक्करण दुर्घटना (संदर्भ के विपरीत) के अनुसार नहीं किया गया था, लेकिन एक अप्रत्याशित बिजली बंद के साथ डिवाइस को कठिन बनाने के लिए। यदि आप NAND पर ubifs और केवल-पढ़ने वाले अनुभाग के बारे में बात करना शुरू करते हैं, तो मैं बहुत परेशान हूं। अभ्यास से पता चला है कि यहां तक ​​कि सबसे अच्छे नंद चिप्स को मरने का अधिकार है, और वे बहुत अप्रत्याशित रूप से ऐसा करते हैं। बाहरी दुनिया के साथ संचार के लिए एक RMII इंटरफ़ेस है, और एक ईथरनेट स्विच LAN9303 - 10/100 (यह IMX गीगाबिट का समर्थन नहीं करता है) बोर्ड पर स्थापित है और दो बंदरगाहों की आवश्यकता थी। IMX6UL में रूटिंग के साथ दो RMII पोर्ट हैं, लेकिन हब के रूप में बिल्कुल दो स्वतंत्र इंटरफेस की आवश्यकता थी।

NAND का उपयोग फ़र्मवेयर और फ़ाइलों को संग्रहीत करने के लिए किया जाता है (हमने TSOP48 पैकेज में Samsung K9F1G08U0D पर रोक दिया। हम थूकना शुरू नहीं करते हैं और लेख को बंद नहीं करते हैं, क्योंकि BGA63 की तुलना में इस फॉर्म फैक्टर में मेमोरी बहुत कम है)। एक DDR3 मेमोरी चिप K4B4G1646D, कोडेक ADAU1761 है। कोडेक एक करीब देखने लायक है। इससे पहले, SGTL5000 का उपयोग कई परियोजनाओं में किया गया था, लेकिन ADAU के साथ, जीवन बहुत अधिक मजेदार हो गया है। आप उसके बारे में एक अलग लेख लिख सकते हैं, लेकिन मैं अपनी परियोजना में इसके सार को संक्षेप में प्रस्तुत करने की कोशिश करूंगा। इतना ही नहीं microcircuit में 6 एनालॉग इनपुट, 7 आउटपुट और निश्चित रूप से, एक I2S इंटरफ़ेस, एनालॉग डिवाइसेस, कोडेक के साथ, अंतर्निहित DSP के लिए फर्मवेयर लिखने के लिए विशेष सॉफ़्टवेयर भी जारी किया है। जो कोई भी रुचि रखता है, और जो नहीं जानता है, वह पढ़ सकता है कि डीएसपी क्या है और इसके साथ क्या खाया जाता है।


अंजीर। 4. ADAU1761 ब्लॉक आरेख

सॉफ्टवेयर लिखते समय, सबसे पहले, प्रोग्रामर ने सभी प्रकार के विरूपण, इको रद्दीकरण, फ़िल्टरिंग और ध्वनि मिश्रण कार्यों के साथ पर्याप्त खेला। यह कान से बहुत प्रभावशाली है, मैं आपको बताता हूं। इंटरफ़ेस बहुत अनुकूल है, कई सेटिंग्स, फ़िल्टर, रूपांतरण, ध्वनि को पुनर्निर्देशित करने की क्षमता आदि।


अंजीर। 5. एनालॉग उपकरणों द्वारा सिग्मास्टडियो

परियोजना में 4 चैनल (इनपुट / आउटपुट) शामिल हैं, क्योंकि इसमें अंतर्निहित स्टीरियो स्पीकर और माइक्रोफोन हैं, साथ ही बाहरी कनेक्ट करने के लिए कनेक्टर भी हैं।

एक परिधीय बोर्ड बोर्ड से जुड़ा हुआ है (छवि 3 में), बस एक कोडेक के साथ, एक मैट्रिक्स कीबोर्ड स्कैनर, आदि, इसके बारे में नहीं लिखा।

RJ45 कनेक्टर्स में से एक का उपयोग PoE बिजली की आपूर्ति के लिए किया जाता है; सिलिकॉन प्रयोगशालाओं से Si3402 चिप को पावर्ड डिवाइस (PD) के रूप में उपयोग किया जाता है। 12 वी आउटपुट (वोल्टेज प्रतिरोधों द्वारा समायोजित किया जाता है) के साथ गैल्वेनिक अलगाव के बिना स्विचिंग सर्किट का लगभग मानक उपयोग किया गया था। गैल्वेनिक अलगाव के साथ पीओई + के विषय में रुचि रखने वाले किसी व्यक्ति द्वारा थोड़ा विचलित, टीआई से एक बहुत अच्छी चिप है - LM5072MH-80। यह कई परियोजनाओं में खुद को साबित कर चुका है।

डीसी / डीसी ST1S10PHR पर माध्यमिक बिजली की आपूर्ति लागू होती है - सबसे सस्ती नहीं, सबसे उच्च आवृत्ति वाले नहीं, लेकिन वे पूरी तरह से काम करते हैं और कारों द्वारा सुलभ हैं। सामान्य तौर पर, हमारे पास विभिन्न आवश्यकताओं के लिए पूरे डीसी / डीसी और एलडीओ चिड़ियाघर हैं, लेकिन जब गुणवत्ता महत्वपूर्ण होती है, तो हम प्रसिद्ध निर्माताओं का चयन करते हैं।

बोर्ड में USBHOST, USBOTG और SD कार्ड भी हैं। USB और SD के माध्यम से, आप फर्मवेयर को रोल / अपडेट कर सकते हैं। नेटवर्क पर एक अपडेट भी है, लेकिन यह पहले से ही सॉफ्टवेयर और वेब इंटरफेस पर लागू होता है।

ट्रेसिंग के बारे में थोड़ा सा

आप अंतहीन रूप से गेरबेरा और ट्रेस कार्ड के टुकड़े पोस्ट कर सकते हैं, लेकिन मैं ऐसा नहीं करूंगा, लेकिन मैं केवल मुख्य और महत्वपूर्ण बिंदुओं पर स्पर्श करूंगा। बोर्डों का परत क्रम मानक है:

- भूमि बहुभुज के साथ शीर्ष संकेत
- जीएनडी - जमीन बहुभुज
- बिजली - खाद्य परीक्षण साइटों
- बॉटम - भूमि बहुभुज के साथ संकेत

1. डीडीआर 3। स्वतंत्र मेमोरी लेआउट के साथ, आपको सावधान रहने की आवश्यकता है, इसलिए मैंने ऐसा नहीं किया, लेकिन उदाहरण के रूप में संदर्भ लिया। ट्रेसिंग के लिए केवल दो परतों (शीर्ष और बॉट) का उपयोग किया जाता है, अन्य दो परतें शामिल नहीं हैं। व्यास 0.203 / 0.406 मिमी, लाइन मोटाई 0.114 मिमी। मैंने प्रोसेसर के नीचे केवल पृथ्वी की लाइनें बदल दीं और उन्हें 0.3 मिमी तक थोड़ा मोटा बना दिया। जीएनडी परत एक अच्छा ग्राउंड बन गया, जिसमें मुझे एक आरजीबी इंटरफेस बनाना था, जो पूरी तरह से सही नहीं है, लेकिन मैंने बोर्ड पर अपने इंटरफेस की संख्या के साथ एक और विकल्प नहीं देखा।


अंजीर। 6. मेमोरी ट्रेस


अंजीर। 7. लैंडफिल और लैंड

बोर्ड को तार करते समय, आपको अधिक समय बिजली और लैंडफिल को समर्पित करने की आवश्यकता होती है। एक ही योजनाबद्ध के साथ 4-परत बोर्डों को विकसित करना बहुत आसान है, सिग्नल कंडक्टरों के ट्रेस में विस्तार होता है और अच्छी बिजली आपूर्ति के लिए हमेशा दो परतें बची रहती हैं, जो गैर-महत्वपूर्ण डेटा लाइनों के लिए भी सक्षम रूप से उपयोग की जा सकती हैं। मुख्य पावर रेंज I लगभग हमेशा 3.3V है, बाकी इसके अंदर है। सभी उच्च-वोल्टेज लैंडफिल को हस्तक्षेप को खत्म करने के लिए बड़े अंतराल के साथ बनाया गया है।

2. PoE, जैसा कि मैंने पहले लिखा था, Si3402 चिप पर लागू किया गया है। यह मुख्य पॉलीगोन से बड़े अंतराल के साथ बोर्ड की चार परतों पर कड़ाई से लगाया जाता है। मुझे लगता है कि यह दो परतों पर शुरू होगा, लेकिन कोई भी गुणवत्ता की गारंटी नहीं देता है। बिजली की आपूर्ति इकाइयों को डिजाइन करते समय, मैं आमतौर पर माइक्रोक्रिस्किट के लिए मूल्यांकन बोर्ड का पालन करता हूं, और परीक्षण करते समय, मैं प्रलेखन में दिए गए संकेतों के तरंगों की जांच करता हूं। यदि आप इसे बोर्ड के आकार या विन्यास के संदर्भ में नहीं कर सकते हैं, तो आपको केवल अनुभव और सामान्य ज्ञान द्वारा निर्देशित किया जाना है।

PoE के लिए पावर लेयर में, 12V रेंज का चयन किया जाता है। शेष परतों का उपयोग सिग्नल और ग्राउंड पॉलीगॉन PoE - GND_EXT के लिए किया जाता है। अन्य परतों में आसन्न बहुभुज को ओवरलैप किए बिना सभी बहुभुज एक दूसरे के नीचे कड़ाई से हैं। PoE बहुभुज और मुख्य के बीच की दूरी लगभग 1 मिमी है। गैल्वेनिक अलगाव के साथ पीओई विकसित करते समय, मैं आमतौर पर एक ट्रांसफार्मर और प्रतिक्रिया ऑप्टोकॉपर्स के तहत मिलिंग कटर (सर्किट बोर्ड के निर्माण में) के साथ एक कटआउट बनाता हूं।


अंजीर। 9. पीओई। टॉप।

3. परिधीय। मुझे एएलआई कॉर्पोरेशन की M3616 चिप पर बोर्ड की वायरिंग करनी थी, इसमें केवल 292 गेंदें हैं, लेकिन बोर्ड ट्रेसिंग की सुविधा के मामले में प्रोसेसर को कितना अच्छा समझा जाता है, यह देखें। स्पष्ट रूप से सभी इंटरफेस सही क्रम में कैसे निकलते हैं। ध्यान दें, बोर्ड दो परतों पर बांधा गया है, और रैम पूरी तरह से एक में है।


अंजीर। 10. लैंडफिल और लैंड

IMX6UL / IMX6ULL पर, मुझे इंटरफेस के साथ टिंकर करना था। अंजीर में। 6. आप देख सकते हैं कि कंडक्टर कितनी कसकर चलते हैं और vias के लिए पर्याप्त जगह नहीं है, और आपको गेंदों की 5 वीं पंक्ति से हटने की आवश्यकता है। यहां मुख्य बात यह है कि अंतर जोड़े (उदाहरण के लिए, यूएसबी) में प्रतिबाधा का निरीक्षण करना और vias के साथ बहुत दूर नहीं जाना है, क्योंकि इससे भूमि और बिजली पर्वतमाला को नुकसान होगा।

और फिर भी मॉड्यूल

क्या नहीं करते हैं, लेकिन फिर भी एक मॉड्यूल मिलता है। जब IMX6UL / IMX6ULL पर परियोजनाओं की संख्या अपेक्षाओं को पार कर गई थी, और मुख्य कार्यक्षमता लिखी गई थी, तो पिछली बार की तरह एक मॉड्यूलर प्रणाली पर स्विच करने का निर्णय लिया गया था, और यहां तक ​​कि इसे सुरुचिपूर्ण ढंग से भी किया गया था।


अंजीर। 11. IMX6UL / IMX6ULL पर mx6ull-m02c मॉड्यूल

सुरुचिपूर्ण क्यों?

1. मॉड्यूल "ऑन बोर्ड" फॉर्म फैक्टर में बनाया गया है और इसमें इंटरफेस कनेक्टर नहीं हैं; यह इसे "माइक्रोक्रेसीट" के रूप में उपयोग करना संभव बनाता है।
2. जंगल में, आपके पास केवल वह सब कुछ है जो आपको चाहिए: एक चिप, DDR3, NAND, SPI, ईथरनेट भौतिकी, एक 1.35V फीडर (जो आपको मॉड्यूल को केवल 3.3V वोल्टेज की आपूर्ति करने की अनुमति देता है), क्वार्ट्ज और निष्क्रिय।
3. एक तरह से स्थापना। प्रत्येक मॉड्यूलर समाधान तल पर घटकों की अनुपस्थिति का दावा नहीं कर सकता है। यह एक ही बार में कई फायदे देता है: मदरबोर्ड को हीट रिमूवल, मॉड्यूल के तहत ट्रेसिंग की संभावना (क्योंकि पुर्जों के लिए बोर्ड पर कोई कटआउट नहीं है) और मॉड्यूल का सस्ता उत्पादन खुद (माइनस स्टैंसिल, इंस्टालेशन के दौरान कार्ड की फ़्लिपिंग आदि)।
4. बोर्ड के चारों ओर पैड। मॉड्यूल के तहत सोल्डरिंग सिग्नल पॉइंट नहीं हैं।
5. मॉड्यूल के आयाम केवल 45x36 मिमी हैं।
6. किसी तरह मैं आपको इस मॉड्यूल पर विकसित किए गए उपकरणों में से एक के बारे में बताऊंगा, लेकिन अब डिबगिंग और सॉफ़्टवेयर लिखने के लिए मदरबोर्ड की एक तस्वीर।

अंजीर। 12. बोर्ड पर IMX6UL / IMX6ULL मॉड्यूल

बोर्ड दो-परत है और इसमें स्टार्टअप और ऑपरेशन के लिए आवश्यक इंटरफेस कनेक्टर हैं। ऐसे बोर्डों पर, हम ऑपरेशन के दौरान शीतलन और हीटिंग के लिए आंतरिक परीक्षण करते हैं, लोड के तहत काम की स्थिरता की जांच करते हैं, और डिबग सॉफ़्टवेयर।

निष्कर्ष

उपकरणों को विकसित करते समय एक मॉड्यूलर प्रणाली वास्तव में क्या देती है?

- मौजूदा मॉड्यूल के साथ, बाहरी इंटरफेस के साथ एक बोर्ड के लिए विकास का समय केवल कुछ दिन लगते हैं (बशर्ते कि सभी इंटरफेस समझ में आते हैं और पहले विकास में उपयोग किए जाते हैं)।
- प्रिंटेड सर्किट बोर्ड के लेआउट बहुत सस्ते होते हैं, क्योंकि ज्यादातर मामलों में आप दो-परत या 4-परत वाले बोर्ड को निचले वर्ग के साथ बना सकते हैं।
- मदरबोर्ड प्राप्त करने की गति बहुत अधिक है, क्योंकि आपको मॉड्यूल से संबंधित घटकों को मिलाप करने की आवश्यकता नहीं है।
- लेआउट से रिलीज संस्करण में संक्रमण तेज और दर्द रहित है (यदि आप अभी भी एकल-बोर्ड समाधान बनाने का निर्णय लेते हैं)।

बेशक, सभी परियोजनाएं अलग हैं और कभी-कभी परिधीय सर्किटरी प्रोसेसर की तुलना में बहुत अधिक जटिल होती है, लेकिन व्यक्तिगत मॉड्यूल डिबग करना हमेशा आसान होता है, खासकर अगर एक परियोजना का विकास कई इंजीनियरों द्वारा किया जाता है।

एक लेख के भीतर, आप जो चाहें लिखना मुश्किल है। यहां तक ​​कि एक परियोजना का वर्णन बहुत सारे पत्र लेता है, लेकिन मैं कई परियोजनाओं को छूना चाहता हूं, विभिन्न बाह्य उपकरणों के बारे में अपने छापों का उपयोग करता हूं, उपयोग किए गए माइक्रोक्रिस्केट्स, इंटरफ़ेस ट्रेसिंग की विशेषताएं आदि। लेकिन मुख्य बात समय पर रोकना है।

PS: github.com/trotill/adk_yocto स्रोत लिंक

आपका ध्यान के लिए धन्यवाद!