連載-iMX8MQ設(shè)計(jì)底板硬件指南-第二章
iMX8MQ
2020-12-24 17:09:00
imx8mq
i.MX8MQ
iMX8
本文以飛凌嵌入式OKMX8MQ-C開(kāi)發(fā)板為基礎(chǔ)講解，其它iMX8MQ品牌產(chǎn)品請(qǐng)參考使用，本文旨在為依托飛凌FETMX8MQ-C核心板自行設(shè)計(jì)底板的用戶提供設(shè)計(jì)指導(dǎo)，提示在iMX8MQ產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的注意事項(xiàng)，輔助理解設(shè)計(jì)要點(diǎn)，幫助規(guī)避可能遇到的問(wèn)題。 本期主要介紹9-15節(jié)，詳情請(qǐng)參照iMX8MQ設(shè)計(jì)指南。
iMX8MQ 設(shè)計(jì)指南：
1、核心板電源
2、底板電源
3、BOOT啟動(dòng)部分電路
4、SYS_nRST和ONOFF按鍵
5、調(diào)試串口
6、TF卡電路
7、OTG電路
8、USB_HUB電路
9、千兆網(wǎng)電路
10、HDMI部分電路
11、PCIE部分電路
12、4G部分電路
13、MIPI_DSI/CS
14、SPI轉(zhuǎn)CAN部分電路
15、沒(méi)有用到的引腳處理方式
注：本文介紹核心板為FETMX8MQ-C核心板；底板為 OKMX8MQ開(kāi)發(fā)板（采用底板+核心板 分離結(jié)構(gòu)）中的底板。
接上篇：http://www.powerye.cn/article-new-c22/609.html
正文開(kāi)始：
9、千兆網(wǎng)電路
iMX8MQ核心板上信號(hào)線做了分組等長(zhǎng)，等長(zhǎng)規(guī)則為25mil。客戶自行設(shè)計(jì)底板時(shí)請(qǐng)注意以下事項(xiàng)：
1、 R124必須選擇2.37K_1%的精密電阻，靠近PHY芯片放置；
2、 ENET_MDIO需加1.5K上拉電阻，ENET_MDC可以不加；
3、 PHYADDR0、PHYADDR1為AR8031 PHY地址配置引腳，為了不修改軟件，建議直接參考開(kāi)發(fā)板；MODE0、MODE1、MODE2、MODE3為PHY芯片模式選擇，建議參考iMX8MQ 開(kāi)發(fā)板。LED部分配置請(qǐng)參考AR8031手冊(cè)3.7 LED interface章節(jié)，下圖為默認(rèn)狀態(tài)：
4、 濾波和退耦電容C107、C108、C103、C104、C105、C106、C113、C112、C114、C115需靠近PHY芯片放置，如下圖所示：
5、 VDD3V3、AVDD3V3、AVDDL需加磁珠進(jìn)行隔離，電源走線盡量加粗，請(qǐng)參考開(kāi)發(fā)板設(shè)計(jì)。
6、 核心板RGMII接口IO電平為2.5V，因此AR8031芯片的29引腳VDDIO_REG和10引腳VDDH_REG需要短接，以將AR8031的IO電平配置為2.5V。
7、 電感L5靠近PHY芯片擺放，C109、110靠近L5擺放。如下圖所示：
8、 網(wǎng)絡(luò)變壓器的中心抽頭需接電容到GND，開(kāi)發(fā)板使用的是內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)變壓器的網(wǎng)口座，內(nèi)部集成了100nF電容，如果用戶使用外置網(wǎng)絡(luò)變壓器，則需自己加上100nF電容。如下圖所示：
9、 差分傳輸線上的ESD需使用低電容器件，否則會(huì)導(dǎo)致千兆通訊不穩(wěn)定。
10、PHY芯片盡量靠近網(wǎng)口座擺放，以縮短差分鏈路走線；四對(duì)差分線建議做等長(zhǎng)處理，等長(zhǎng)要求≤1000mil，阻抗控制為100ΩDifferential ±10%，如下圖所示：
11、PCB層疊參考開(kāi)發(fā)板設(shè)計(jì)，采用4層板，表層走線，走線相鄰層內(nèi)層為參考GND，剩余內(nèi)層為VCC。如下圖所示：
12、該部分原理圖及PCB建議直接復(fù)制開(kāi)發(fā)板，如需改動(dòng)，請(qǐng)按照上述檢查點(diǎn)進(jìn)行檢查。
10、HDMI部分電路
i.MX 8MDQLQ提供了能夠支持HDMI2.0兼容輸出的HDMI發(fā)送器。
下圖為HDMI部分線路連接圖：
對(duì)于HDMI輸出，每個(gè)高速輸出對(duì)的正極和負(fù)極上的604電阻通過(guò)FET接地。 該FET的柵極應(yīng)連接至HDMI傳輸電路（VDD_PHY_1V8）的1.8 V電源。 當(dāng)HDMI傳輸電路斷電時(shí)，這將自動(dòng)斷開(kāi)電阻。 盡管單個(gè)FET足以實(shí)現(xiàn)功能，但每個(gè)信號(hào)的專用FET可以在信號(hào)之間提供更好的隔離，并使串?dāng)_最小化。這部分電路是為了更好的兼容HDMI2.0，用戶需參考開(kāi)發(fā)板設(shè)計(jì)，否則會(huì)出現(xiàn)兼容性問(wèn)題。
1、在進(jìn)行PCB Layout時(shí)將604下拉電阻器直接放在信號(hào)線上，如下圖所示：
2、差分線路阻抗控制位100ΩDifferential ±10%。
3、核心板上對(duì)數(shù)據(jù)線對(duì)間等長(zhǎng)規(guī)則為≤100mil，建議底板保證同樣的等長(zhǎng)要求。
4、ESD器件靠近HDMI插座擺放。
11、PCIE部分電路
MIMX8MQ6CVAHZAB芯片具有兩個(gè)PCIE接口。每個(gè)都有一對(duì)名為PCIEx_REF_PAD_CLK_P / N的引腳。這些引腳用于從外部時(shí)鐘源向PHY饋入100 MHz參考時(shí)鐘。它們是僅輸入引腳，不能輸出時(shí)鐘。請(qǐng)勿將它們連接到PCIE連接器或PCIE設(shè)備。
PCIE時(shí)鐘產(chǎn)生器芯片（即Si52112）用于向PHY和連接器/設(shè)備提供高質(zhì)量的時(shí)鐘。如果沒(méi)有PCIE時(shí)鐘發(fā)生器，請(qǐng)使用芯片的內(nèi)部時(shí)鐘作為PHY的時(shí)鐘源。內(nèi)部時(shí)鐘可以從CLK2_P / N（球T22和U22）輸出，以向連接器/設(shè)備提供時(shí)鐘。內(nèi)部時(shí)鐘的抖動(dòng)比PCIE時(shí)鐘發(fā)生器的抖動(dòng)大。
為了支持PCIE L1.1和L1.2 PM子狀態(tài)，進(jìn)入和退出這兩種狀態(tài)都需要一個(gè)雙向漏極開(kāi)路時(shí)鐘請(qǐng)求（CLKREQ＃）信號(hào)。這可以通過(guò)將GPIO（配置為漏極開(kāi)路）直接連接到PCIE外設(shè)和時(shí)鐘發(fā)生器的CLKREQ＃信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。下圖為連接示意圖：
下圖為參考原理圖：
1、時(shí)鐘線阻抗控制為100ΩDifferential ±10%，數(shù)據(jù)收發(fā)線阻抗控制為85ΩDifferential ±10%。
2、來(lái)自處理器的差分發(fā)射器必須是交流耦合的，在PCIE_TXP和PCIE_TXN輸出上都使用0.1 F電容。
3、OKMX8MQ-C電路板設(shè)計(jì)使用器件Si52112。但是飛凌不推薦任何一家供應(yīng)商，也不建議這是唯一的時(shí)鐘發(fā)生器供應(yīng)商，使用的設(shè)備應(yīng)支持所有規(guī)格（抖動(dòng)，精度等）。
12、4G部分電路
開(kāi)發(fā)板默認(rèn)支持華為ME909S 4G模塊，硬件設(shè)計(jì)請(qǐng)參考用戶資料/硬件資料/數(shù)據(jù)手冊(cè)中的《HUAWEI ME909s Series LTE Mini PCIe Module Hardware Guide-(V100R001_01, English)》。
13、MIPI_DSI/CSI
1、 核心板沒(méi)有輸出1.5V、1.8V、2.8V電源，因此底板如果需要用到MIPI_CSI和MIPI_DSI功能時(shí)，需要用戶自己設(shè)計(jì)LDO電路。
2、 核心板I2C接口為3.3V電平，因此需要做電平轉(zhuǎn)換，可以參考開(kāi)發(fā)板設(shè)計(jì)。
3、 MIPI_CSI和MIPI_DSI信號(hào)線在核心板分組等長(zhǎng)，分為MIPI_CSI1、MIPI_CSI2、MIPI_DSI，組內(nèi)等長(zhǎng)規(guī)則為≤100mil，因此底板建議與核心板保持一致。
4、 數(shù)據(jù)線阻抗控制為100ΩDifferential。
14、SPI轉(zhuǎn)CAN部分電路
由于U13（MCP2551）供電電壓為VDD_5V，U13端的IO高電平為5V，而U14端的IO高電平為3.3V，存在電平匹配問(wèn)題。用戶需要參考開(kāi)發(fā)板設(shè)計(jì)，進(jìn)行電平匹配。
15、沒(méi)有用到的引腳處理方式
下表展示了FETMX8MQ-C核心板引腳處理方式：
|
引腳標(biāo)號(hào) |
信號(hào)名稱 |
功能 |
信號(hào)描述 |
處理方式 |
|
P10_19 |
BOOT_MODE0 |
BOOT啟動(dòng)配置 |
BOOT模式配置0 |
這些引腳需按照第3章節(jié)要求進(jìn)行處理， 否則系統(tǒng)啟動(dòng)會(huì)有問(wèn)題。 |
|
P10_21 |
BOOT_MODE1 |
BOOT模式配置1 |
||
|
P10_48 |
BT_CFG10 |
BOOT配置10 |
||
|
P10_52 |
BT_CFG12 |
BOOT配置12 |
||
|
P10_54 |
BT_CFG13 |
BOOT配置13 |
||
|
P10_75 |
UART1_RXD |
調(diào)試串口 |
串口1接收 |
為方便調(diào)試，該接口也是很有必要引出。 |
|
P10_77 |
UART1_TXD |
串口1發(fā)送 |
||
|
核心板引出的GND引腳必須確保良好連接； 其余功能引腳在不使用時(shí)懸空處理。 |
||||
連載：連載-iMX8MQ設(shè)計(jì)底板硬件指南-第一章
接上篇：http://www.powerye.cn/article-new-c22/609.html
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