Итак, на момент разработки за спиной у меня был опыт работы в этой сфере 20 лет в различных компаниях. Имел опыт разработки железа на FPGA, «Скиф» ф.Элвис, IMX8 NXP. Китайские Rockchip для меня были новинкой и будоражили интерес.
Введение: почему RK3568?
При первом разговоре с заказчиком меня попросили оценить и выбрать один из двух процессоров RK3399 и RK3568, и я выбрал второй. Задача была озвучена под «промку», а RK3568 использует более простую, но современную конфигурацию и обладает более широким набором интерфейсов.
Архитектура
Мною было предложено сделать плату максимально универсальной путем задействования как можно большего числа периферии. Очень важно вначале разработки иметь представление о том какой в итоге должна стать плата. Для этого я начал со схемы структурной.
Это, кстати, важный этап, когда в начале, путем дискуссий на уровне квадратиков происходит согласование будущей платы с заказчиком и он понимает какой она должна быть.
Схемотехника
Этап схемотехники логически вытекает из схемы структурной, тут уже выдумывать ничего не требуется, просто берешь каждый участок структурной схемы и раскрываешь его. Вот у меня участок CPU и LPDDR4 выглядит вот так.
Тут надо отметить большую роль играет библиотека, я свою создавал, опираясь на опыт. В моих библиотеках есть оглядка на ЕСКД, можно ли назвать травмой прохождение нормаконтроля, я не знаю, но на всякий случай свои УГО заточил именно так. Дальше идет рутинная работа по составлению схемы, где каждый компонент надо связать цепями в соответствии с datasheet, Hardware Design Guide, REF Schematic и так далее.
И если память — это все‑таки достаточно стандартные вещи, и не требуют много времени при наличии опыта, то вот максимальный вывод периферии потребовал значительного внимания и кропотливости, так как выводы мультифункциональны.
И тут надо отметить, что Rockchip удивил меня своим ноу‑хау в виде мультиплексора. Например, в процессоре предусмотрены деcять UART‑контроллеров у которых есть несколько вариантов мультиплексирования M0/M1/M2. Этот момент важен так же при настройке DTS.
Ну как тебе такое Илон Маск?)
Руководитель проекта сильно хотел LVDS, в этом процессоре есть комбинированный PHY MIPI DSI TX0 / LVDS TX в режиме single‑channel LVDS 1280×800 при 60 Гц. И вот когда удалось раскидать память, периферию, а она выдалась очень богатой, настал момент для разработки питания.
На вход платы подается +5В. Архитектура питания Rockchip стала отдельным вызовом. Если в европейских или отечественных чипах мы привыкли к «дереву питания», где от одного мощного источника через систему фильтров разводятся шины, то Rockchip с PMIC RK809-5 предлагает «кустарник». На один только номинал +0.9V (ядро) чип требует до шести отдельных линий от PMIC. В итоге проект разросся до 20 различных питаний. Это не только усложнило схемотехнику, но и «съело» значительную часть сигнальных слоев, вынудив уйти на 10-слойную структуру платы.
Мультиплексоры на выводы и такое количество питания, конечно, раскрыло для меня удивительные решения, которые применил Rockchip. Интересные, неожиданные подходы, которые мне стоило только принять.
Трассировка печатной платы
Для такого процессора достаточно 4 слоя для сигнальных слоев, пару слоев земли, ну и смело можно закладывать четыре слоя для трассировки питания, таким образом сама плата получилась на десять слоев. Отверстия только сквозные. Финишная обработка иммерсионное золото. Толщина меди 0,5 oz диэлектрики подбирал так, чтобы обеспечить нужное волновое сопротивление проводников в слоях для LPDDR4, LVDS, USB и так далее. Сами материалы FR4 High speed подбирал, опираясь на наличие у одного из самых известных в России производителей печатных плат.
Очень важный момент это правильное написание правил как для выравнивания длин проводников, расстояния между компонентами, маски и так далее. Можно встретить, рекомендацию просто скачать правила у производителя печатных плат и этот вариант вполне нормальный, но после некоторого уровня сложности всё‑таки придется самостоятельно и осознано проработать каждый параметр правил, что бы стоимость платы была оптимальна. И, конечно, не забываем про выравнивание меди во внутренних слоях.
С заказчиком мы договаривались, что конструктивные размеры платы и расстановка основных разъемов будет сделана конструктором и я получу dwg/dxf файл, но что‑то не срослось с этими файлами, в итоге размеры были сделаны по чертежам и расстановкой основных разъемов по координатам. На остальном пространстве печатной платы я расположил процессор, память, микросхемы интерфейсов и их обвязку непосредственно с их разъёмами.
Нужно отметить, что выводы процессора хорошо продуманны, а шаг ножек 0.65 мм позволяют провести соединения цепей связи на плате, но все‑таки этап реализации потребовал тщательной проработки каждого момента соединения и выравнивания линий.
Для такого проекта не обошлось и без ошибок, были перепутаны некоторые линии дифпар интерфейсов USB и ETH, но это было исправлено паяльником, так же надо было добавить пропущенную кнопку maskrom. Минимальное количество ошибок это все‑таки не правило, а исключение, заслуженное опытом.
Выводы
Мультиплексоры по выводам и питание на базе PMIC RK809-5 оставили неизгладимые впечатления, но сама плата получилась удачно, с широкими возможностями по периферии, что является следствием заложенной универсальности, а сам процессор показал стабильную работу. Потребление около 5Вт в нагрузке, для охлаждения процессору достаточно пассивное.
Тут особо хочу отметить, конечно, китайские чипы в себе несут уникальные решения, но если к разработке подходить грамотно, то в принципе можно делать рабочие изделия и RK3568 один из таких чипов.
Автор: OOH_HW
