桌面智慧屏-嵌入式Linux项目实战 手把手教你_哔哩哔哩_bilibili
课程介绍与项目概述
Section titled “课程介绍与项目概述”- Linux技能价值:众多产品基于Linux开发,掌握后快速就业。
- 课程项目:从零开发智能评项目(大厂真实万级项目)。
- 学习内容:从硬件到软件研发全流程,从一个闪把开始。
- 技能应用:
- 年290同学的业设计。
- 接线目(开通师)。
- 开发技术产品。
- 独立开发高工产品,轻松拿下月星奥兰老婆(疑似高薪offer)。
课程学习路线与项目功能
Section titled “课程学习路线与项目功能”- 四条学习路线:支持快速复刻、多层板卡硬件、Linux系统应用开发、悬赞开发等选择。
- 项目功能:
- 桌面小组件:看时间、天气、四次表、闹钟、方向时钟。
- 工作工具:一件一件进入工作模式。
- 可扩展性:开发小游戏,或改造成iPhone20。
- 未来扩展:自能力电、无线热气、无线开光,提升可玩性。
智慧屏项目后续更新
Section titled “智慧屏项目后续更新”- 海外众筹好消息:基于智慧屏扩展的产品,在海外众筹平台25天内筹资金额远超预期,超过目标。
智慧屏项目技术验证与开源更新
Section titled “智慧屏项目技术验证与开源更新”- 技术落地验证:海外众筹的成功不仅是对产品的认可,更验证了课程所学技术的市场价值,证明了其具备实际落地能力。
- 课程持续进化:课程内容本身处于动态迭代中,将持续更新以适配新的技术趋势。
- 全新蓝牙音箱功能:
- 功能已正式上线。
- 官方已完全开放相关的工程源码与开发文档,方便学习者进行研究与复刻。
蓝牙音箱功能文档指南
Section titled “蓝牙音箱功能文档指南”- 资源位置:文档入口在课程资料中。
- 文档内容:
- 快速体验蓝牙音箱功能。
- 深挖代码解析。
- SDK详细说明与demo实现。
- 核心代码快速应用与运行指南。
智慧屏Linux AI小智功能
Section titled “智慧屏Linux AI小智功能”- 功能概述:在Linux智慧屏上实现类Linux的AI小智交互功能,通过语音与智慧屏直接对话。
- 学习价值:该项目是极佳的学习载体,涵盖多项核心技术:
- 音频相关开发
- WebSocket网络编程
- 编解码器应用
- 多进程并行处理
- 交互实现:AI小智功能已集成至系统菜单,用户可直接通过智慧屏界面触发并进行实时对话。
智慧屏视频播放功能集成
Section titled “智慧屏视频播放功能集成”- 功能扩展:继AI小智后,项目新增视频播放器功能,旨在展示如何在LVGL图形库中集成视频播放能力。
- 学习价值:该功能作为实践案例,直观展示了嵌入式图形界面与多媒体解码的结合,通过观察代码实现,可以深入理解LVGL框架下的视频渲染处理逻辑。
智慧屏86屏硬件方案
Section titled “智慧屏86屏硬件方案”- 官方推出86屏硬件方案。
- 不只是屏幕尺寸改变,学完整课程后可扩展更多多样化应用场景开发。
SDK 驱动适配与系统定制文档
Section titled “SDK 驱动适配与系统定制文档”- 更新内容:SDK的驱动适配和系统定制部分文档已更新。
- 文档用途:参考学习触摸屏(TP)、屏幕、WiFi、音频等功能的适配。
- 扩展资源:群内学习伙伴的学习笔记,作为补充参考。
课程学习资源与互动机制
Section titled “课程学习资源与互动机制”- 学习资源同步:课程的所有更新内容(如新功能、代码迭代)均会对已加入课程的学员免费同步。
- 互动与反馈:
- 鼓励学员在评论区分享感兴趣的项目或功能建议,这些建议可能成为后续更新的开发方向。
- 通过点赞与互动支持课程持续更新与迭代。
智慧屏硬件开箱与快速上手
Section titled “智慧屏硬件开箱与快速上手”- 开箱流程:
- 收到快递后拆箱,内有三部分东西。
- 第一部分:一个屏幕。
- 快速体验:
- 确认硬件完整后,通过实际操作体验板卡功能,作为Linux软件开发基础。
智慧屏硬件装配清单
Section titled “智慧屏硬件装配清单”- 组件构成:
- 智慧屏主体(含屏幕、板卡、扬声器等已预装配的完整体)
- Type-C 数据线
- 充电头适配器
- 装配状态:所有核心组件均已在出厂时完成封装,开箱即可作为完整终端使用。
智慧屏硬件接口与连接
Section titled “智慧屏硬件接口与连接”-
接口布局:
- POWER:供电接口,用于连接电源。
- DEBUG:调试口,用于系统调试与开发。
-
连接步骤:
- 打开智慧屏背部的支架。
- 使用 Type-C 线缆连接至 POWER 接口。
- 将线缆从支架侧面引入,确保连接稳固。
智慧屏硬件上电与启动流程
Section titled “智慧屏硬件上电与启动流程”- 电源连接:
- 将适配器连接至电源,随后将Type-C线接入智慧屏背部的 POWER 接口。
- 接入电源后,背部的 电源指示灯 会亮起,标志着设备已通电。
- 系统启动:
- 翻转屏幕至正面,设备会自动进入开机引导流程。
- 首次启动完成后,屏幕将进入主界面,显示时间及功能菜单。
- 网络配置:
- 首次开机进入主界面后,系统会自动检测并提示进行 WiFi 配置(由屏幕上的WiFi图标状态指示)。
智慧屏WiFi网络配置
Section titled “智慧屏WiFi网络配置”- 配置入口:在主界面菜单中找到并点击带有WiFi符号的设置图标。
- 操作逻辑:
- 进入WiFi设置列表后,系统会自动扫描可用网络。
- 选择目标网络并输入密码即可完成连接。
- 状态显示:
- 首次配置时,WiFi图标会根据连接状态发生颜色变化(如连接成功后图标颜色会改变,便于直观识别)。
智慧屏WiFi配网详细流程
Section titled “智慧屏WiFi配网详细流程”-
输入配置信息:在WiFi设置界面,通过屏幕键盘输入路由器的账号和密码。
- 注意事项:仅支持 2.4G 频段的WiFi网络。
- 替代方案:若无路由器,也可使用手机开启热点进行连接。
-
连接与反馈:
- 输入完成后点击“确定连接”。
- 系统进入连接界面,完成后点击返回主页。
- 状态判断:主界面上的WiFi图标变为 蓝色,即表示联网成功。
智慧屏天气与时间同步设置
Section titled “智慧屏天气与时间同步设置”- 时间同步:联网成功后,设备会自动同步网络时间。
- 城市天气配置:
- 在主菜单中进入“城市设置”。
- 选择对应的城市,系统将自动更新该地区的天气信息。
- 表盘显示设置:
- 进入“表盘设置”菜单。
- 可选择显示方式,支持“文字+数字”组合显示模式。
智慧屏番茄钟与闹钟功能
Section titled “智慧屏番茄钟与闹钟功能”- 功能设置:
- 支持设置番茄钟与闹钟时间。
- 时间到达后,设备会通过响铃进行提醒。
- 静音操作:
- 若需关闭闹钟响铃,可在主菜单界面向下滑动,进入控制中心调整音量或亮度。
- 快捷控制中心:
- 主菜单下滑可调出系统设置,包含音量(Volume)与亮度(Brightness)的调节滑块,便于快速根据环境调整设备状态。
智慧屏系统交互与休眠机制
Section titled “智慧屏系统交互与休眠机制”- 系统控制中心:
- 在主界面向下滑动可调出控制面板,支持实时调节音量与屏幕亮度。
- 若系统静音,需将音量滑块调至最高以恢复音频输出。
- 休眠与唤醒逻辑:
- 自动休眠:若界面在60秒内无任何操作,系统将自动进入休眠状态。
- 唤醒操作:在休眠状态下,点击屏幕任意位置即可唤醒设备。
- 菜单导航:
- 通过向上或向下拉动界面,可访问不同的系统功能设置与菜单选项。
智慧屏HID快捷键功能
Section titled “智慧屏HID快捷键功能”- 功能入口:在系统菜单中点击HID快捷键图标进入。
- 图标映射:
- 每个图标对应电脑端固定快捷键组合,从左到右排序。
- 示例:
- 第一个:
Ctrl + O + A - 第二个:
Ctrl + O + B
- 第一个:
- 使用说明:图标默认固定,后续需记忆对应关系。
智慧屏图标更换与快捷键配置文档
Section titled “智慧屏图标更换与快捷键配置文档”- 文档内容:将单独发布文档,指导更换屏幕图标及配置电脑快捷键。
- 后续更新:文档贴出后,即可按屏幕图标触发电脑对应快捷键。
智慧屏内置小游戏功能
Section titled “智慧屏内置小游戏功能”- 功能扩展:系统内置小游戏相关功能。
- 交互体验:点击屏幕直接启动内置小游戏。
智慧屏模拟器功能
Section titled “智慧屏模拟器功能”- 退出操作:按左下角退出,返回主界面。
智慧屏VLMAX组网功能
Section titled “智慧屏VLMAX组网功能”- 产品联动:需其他传感器模块联动,目前模块尚未发布,待后续同步。
- 小游戏部分:这是小游戏部分的功能。
智慧屏电源供电注意事项
Section titled “智慧屏电源供电注意事项”- 供电限制:
- 严禁仅通过电脑的USB接口连接 DEBUG 口进行供电。
- 原因:智慧屏在运行过程中(尤其是屏幕背光开启时)峰值电流需求可达 400毫安 以上,普通电脑USB接口通常无法提供足够的电流。
- 故障现象:若供电不足,设备在启动后会立即进入“复位-重启”的循环状态。
- 建议方案:必须使用独立的电源适配器连接 POWER 接口,以确保设备供电稳定。
智慧屏固件定制与Bug反馈
Section titled “智慧屏固件定制与Bug反馈”- 固件自定义:启动Logo和内置应用可更换,后续课程教授开发自定义固件方法。
- 产品定位:板卡为教学产品而非商业成品,整体体验可能不佳,存在Bug风险。
- 问题反馈:遇到Bug可在交流群反馈,后续逐步优化。
- 背板标识:板卡背面有ISTLOW等标识符(含义待详解)。
智慧屏板卡接口功能详解
Section titled “智慧屏板卡接口功能详解”- POWER:电源引脚,用于设备供电。
- DEBUG:调试引脚,后续 solo 操作均通过此引脚进行。
- IST:复位按键,按下后板卡会执行复位重启。
- LOW:下载模式按键,若要刷系统时,按住 LOW 按键同时轻按 IST 按键即可进入。
- BDN:额外按键(具体功能待后续说明)。
智慧屏板卡侧面接口与组件布局
Section titled “智慧屏板卡侧面接口与组件布局”- 接口与组件功能分布:
- 扬声器:位于板卡一侧,用于音频输出。
- MIC接口:板卡侧面设有麦克风输入孔(两个孔位)。
- 散热孔:板卡上下侧均设有散热孔,确保长时间运行的散热需求。
- 预留串口:板卡侧面设有预留的日字串口,用于底层调试。
- 非功能性接口:
- 部分接口在当前教学阶段无实际功能,可忽略不计。
课程提供的硬件/软件学习路线
Section titled “课程提供的硬件/软件学习路线”- 全栈学习路径(硬件+软件):
- 从需求分析开始 → 硬件设计与调试 → Linux系统编程 → LVGL应用编程 → 最终实现线模功能开发。
- 专注路径选择:
- 只关注硬件开发:仅学硬件部分。
- 只关注软件开发:仅学软件部分。
硬件路线焊接工具准备
Section titled “硬件路线焊接工具准备”- 准备工具:选择硬件学习路线需备齐焊接材料,如电烙铁、万用表、镊子、焊锡、助焊剂等。
- 获取方式:可在淘宝搜索购买。
- 后续资源:将提供工具清单表格作为参考。
网卡硬件学习准备
Section titled “网卡硬件学习准备”- 网卡开发准备:
- 拼单购买网卡套件。
- 准备一台电脑和一根Type-C线即可学习网卡开发。
- 硬件路线前提:
- 已掌握立创EDA绘制两层PCB板卡基础。
- 课程涉及四层PCB绘制,需了解简单基础。
零基础学习路径建议
Section titled “零基础学习路径建议”- 零基础建议:先学习复刻蓝牙打印机的板卡(另一套课程)。
- 项目特点:采用两层板卡设计,焊接更简单。
- 学习顺序:掌握此基础后再学本Linux课程,上手更容易,否则可能有些点听不懂或实现不了。
零基础学习路径建议
Section titled “零基础学习路径建议”- 有基础:最好具备单片机开发基础。
- 零基础路径:
- 先学习C5132系列课程(一套版的基础课程)。
- 内容包括单片机基础、C语言编程、开发环境搭建等。
- 掌握后,学习Linux教程会更容易上手。
课程技能扩展应用场景
Section titled “课程技能扩展应用场景”- 汽车领域:新能源车仪表盘、智能座舱小屏(使用LittlevGL/LVGL)。
- 智能家居:冰箱屏、智能家具小屏。
- 公共设施:公共场所小屏、自助终端。
- 新兴领域:机器人中控屏、工业上位机、方案测试上位机、树莓派复评产品等。
- 开发潜力:学习完后,用掌握技能开发上述类似产品。
智慧屏项目需求分析与功能规划
Section titled “智慧屏项目需求分析与功能规划”- 产品定义:打造一款个人桌面助理屏,兼具触控交互、信息展示与设备控制功能。
- 核心功能需求:
- 基础显示:支持查看时间、天气,并可自定义显示方向与时钟样式。
- 交互控制:支持触控操作,具备音量与屏幕亮度调节功能。
- 扩展应用:
- HID快捷键:通过硬件快捷键提升电脑操作效率。
- BLE Mesh组网:支持多设备联动控制。
- 小游戏:支持后续功能扩展。
- 硬件形态要求:
- 采用长条形屏幕设计,适配桌面放置场景。
- 造型需具备科技感与美观度。
智慧屏项目开发流程
Section titled “智慧屏项目开发流程”- 开发路径:从需求分析出发,经历硬件设计与调试、Linux系统编程、LVGL应用开发,最终实现完整终端产品。
- 产品定位:本课程项目为教学演示产品,旨在通过实际开发流程帮助学习者掌握Linux嵌入式开发技能,而非直接商用的成品。
屏幕硬件选型
Section titled “屏幕硬件选型”- 桌面放置需求:选择长条形带状屏幕,便于桌面或墙面摆放。
- 最终方案:6.9英寸屏幕。
- 选型依据:根据产品需求和外观决定。
- 技术限制:屏幕较大,一般的SPI接口驱动不起来。
屏幕接口与触控选型细节
Section titled “屏幕接口与触控选型细节”- 接口标准:
- 迷笔接口。
- 触控功能 (TP):
- 选型需带TP(触摸屏)功能。
- 左边:不带触摸屏,无TP玻璃。
- 右边:黑色外框上贴TP,多一根iPhonec接口线。
芯片音频模块与接口初步了解
Section titled “芯片音频模块与接口初步了解”- 音频模块需求:芯片需内置音频模块支持音量控制;播放声音需外接扬声器。
- 接口初步了解:如
SDIO或MIPI等接口,后续章节详细讲解,现只需知道存在即可。
智慧屏USB与BLE扩展接口
Section titled “智慧屏USB与BLE扩展接口”- USB接口预留:方便屏幕连接电脑,实现电脑软件的打开与关闭控制。
- BLE Mesh蓝牙模组:用于通过屏幕控制其他子设备。
- 模组选型:MX02模组,组成一体,支持一组四重工作。
- 其他功能:时间、番茄钟等,可用硬件层面实现。
主控芯片不适配分析
Section titled “主控芯片不适配分析”- 选型疑问:能否使用 STM32 F103 类芯片?
- 不适配原因:
- 主频太低:无法驱动大尺寸屏幕,刷新率不足。
- 无音频编解码器:缺少音频处理能力。
主控芯片最终选型
Section titled “主控芯片最终选型”- 选型过程:综合前述需求,拆解竞品方案,咨询多家芯片原厂。
- 最终选择:人质 T113-S3 芯片方案。
- 排除原因:STM32类低性能芯片不行,高性能版性价比不高。
T113-S3 芯片内存与接口特性
Section titled “T113-S3 芯片内存与接口特性”- 内核与内存:7内核,内置128MB DDR3(远超F103的几十k/300k)。
- 显示接口支持:MIPI、RGB屏、LVDS屏。
- 音频:支持音频codec。
T113-S3 外设支持与SDK
Section titled “T113-S3 外设支持与SDK”- 外设支持:SDL、USB 等外设均支持。
- Linux SDK:官方提供,集成丰富工具(如 LVGL),方便快速开发。
其他国产芯片备选
Section titled “其他国产芯片备选”- 选项:瑞芯微 RK308、两八颗 等国产方案可选。
- 推荐:T113-S3 综合性价比与性能最佳。
T113-S3 价格与规格书参考
Section titled “T113-S3 价格与规格书参考”- 价格优势:二三十块即可搞定。
- 规格来源:下方部分从 D113 规格书解出,感兴趣可自行了解功能模块。
- 讲解安排:后续具体模块讲解时,再说明每个模块功能与用法。
- 方案衍生:本产品参考其官方解决方案衍生。
智慧屏最终硬件选型方案
Section titled “智慧屏最终硬件选型方案”- 主控芯片:T13S3。
- WiFi模组:RT18723DS。
- 屏幕:6.9寸强调屏幕。
- MuleMass模组:NX02。
- 音频:公放芯片 + 扬声器。
最终得到框图,后续讲解原理图。
智慧屏硬件框图组件详解
Section titled “智慧屏硬件框图组件详解”- 调试接口:预留 Type-C 接口,用于调试。
- 显示屏:6.9寸屏幕,采用 MIPI 接口,带 TP(触摸)功能,使用 MIPI-TP 和 iPhonec(I2C)。
- 背光控制:LCD 点亮后无背光无法显示内容,因此需背光控制电路。
智慧屏存储与音频系统设计细节
Section titled “智慧屏存储与音频系统设计细节”- 存储方案设计
- 选用 SPI Flash 作为存储介质。
- 选型逻辑:主控芯片 T113-S3 虽然内置 128MB DDR3 内存,但不具备内置 Flash,因此必须外挂 Flash 来存储应用及相关资源。
- 音频输出链路
- 采用音频功放芯片连接扬声器的方案。
- 通过音频功放芯片处理音频信号,实现声音的有效输出与驱动。
智慧屏蓝牙WiFi与电源方案
Section titled “智慧屏蓝牙WiFi与电源方案”- BLE Mesh组网:通过一个窗口连接NX02模组实现。
- WiFi功能:通过SDIO接口连接RT168723模组实现。
- 电源管理:T113-S3芯片需多种不同电压的电平供电,使用电源管理芯片输出相应电压驱动芯片及外设。
智慧屏硬件方案总结与后续规划
Section titled “智慧屏硬件方案总结与后续规划”- 方案参考价值:本次设计的硬件方案将作为后续绘制原理图与PCB设计的蓝本,后续课程将详细拆解每个模块的芯片选型逻辑与接口应用。
- 学习建议:
- 若对特定芯片选型或接口功能存在疑问,不必在此阶段纠结,后续课程会进行专题讲解。
- 重点在于理解硬件框图的逻辑关系,而非死记硬背每个元器件的型号。
- 设计演进:
- 硬件框图是连接需求与物理实现的桥梁。
- 明确了从调试接口、显示控制、存储扩展、音频链路到电源管理的完整信号流向。
EDA环境搭建
Section titled “EDA环境搭建”- 工具选择:推荐使用 嘉立创EDA专业版,其操作简单,适合初学者快速上手。
- 学习路径:
- 若不熟悉EDA安装与基础用法,建议先回顾课程的基础部分。
- 优先学习EDA制板流程,掌握软件基本操作。
- 资源获取:
- 软件下载地址:
https://iceda.cn/ - 课程中的原理图与PCB设计均基于该专业版软件进行绘制。
- 软件下载地址:
硬件设计学习准备
Section titled “硬件设计学习准备”- 项目现状:需求分析已完成,最终确定采用 全志 T113-S3 芯片方案,并配合外设选型。
- 课程衔接:后续课程将直接进入硬件设计阶段,重点演示如何使用EDA工具进行原理图绘制与PCB工程搭建。
EDA环境搭建步骤
Section titled “EDA环境搭建步骤”- 学习建议:基础用法不熟,先回打印机课程学习绘制最简单两层板及元件使用,本课程进阶,讲解较快。
- 搭建方法:
- 官网下载:打开官网,点击立即下载按钮。
- 版本选择:专业版(课程使用),标准版可选;根据系统版本下载对应安装包(如ES1的NMount)。
- 备选:直接下载安装包。
EDA本地版与在线版比较
Section titled “EDA本地版与在线版比较”- 在线版:浏览器直接设计原理图和PCB。
- 本地版优势:支持更多数量和更多功能。
- 建议:学习时优先使用本地版绘制。
- 安装指南:官网提供视频教程,下拉查看详细流程。
EDA环境搭建步骤(续)
Section titled “EDA环境搭建步骤(续)”- 安装步骤:
- 下载安装包后双击运行。
- 点击“是”。
- 点击“下一步”。
- 点击“我同意”。
- 选择安装路径,点击“下一步”。
- 选择快捷方式,点击“下一步”。
- 激活:
- 首次安装需要激活。
- 激活文件在下载页面的下方。
- 下载激活文件,可能需要登录。
EDA工具首次打开与模式设置
Section titled “EDA工具首次打开与模式设置”- 安装后:桌面出现软件图标,双击打开。
- 首次激活:弹出机器码界面,下载许可证文件,复制机器码填写即可(流程简单)。
- 模式设置:点击设置,选择在线或棒离线模式。
- 注意:全离线模式下,绘制原理图时可能搜不到部分元器件。
嘉立创EDA项目工程创建与命名规范
Section titled “嘉立创EDA项目工程创建与命名规范”- 创建工程:在EDA工具首页点击“新建工程”即可启动项目设计。
- 命名建议:
- 尽量使用英文命名(如
Smart_Screen_T113),避免使用中文或特殊符号,防止在后续编译或路径识别中出现乱码及报错。 - 路径选择:工程存放路径同样应避免包含中文,以确保软件运行的稳定性。
- 尽量使用英文命名(如
- 项目启动:输入工程名称与描述后,点击确定即可进入原理图绘制界面。
EDA原理图多页创建
Section titled “EDA原理图多页创建”- 工程查看:创建成功后,右侧工程设计处可见板卡、原理图和PCB。
- 默认原理图:双击原理图,默认创建一个页面。
- 页面重命名:修改页面名称(如hold)。
- 多页设计原因:项目模块较多(如主控芯片、显示、WiFi),单页画不下。
- 设计策略:创建多个原理图页面,每个页面绘制一个模块。
EDA工程创建完成与原理图绘制过渡
Section titled “EDA工程创建完成与原理图绘制过渡”- 工程状态:多页模块化设计完成后,工程创建完毕。
- 下一阶段:进入原理图绘制。
智能屏与单片机原理图绘制差异
Section titled “智能屏与单片机原理图绘制差异”- 相似性:绘制过程基本相同,原理一致。
- 差异点:
- 智能屏原理图模块更多。
- 面积更小(相对单片机)。
T113-S3 芯片封装选型
Section titled “T113-S3 芯片封装选型”- 封装类型:LQFP128。
- 选型优势:相对于其他封装,更适合新手焊接。
- 查看方法:在嘉立创EDA搜索 T113-S3 芯片,即可查看封装外观。
T113-S3 芯片工程绘制方式
Section titled “T113-S3 芯片工程绘制方式”- 三种方式:讲解如何在工程中绘制芯片。
- 第一种(不推荐):传统新建元件,从零手工绘制封装和符号(参考芯片数据)。
- 风险:芯片复杂,手工易画错标识,导致板卡测试验证时故障难排查。
- 推荐:使用光方(厂商)提供的元件。
T113-S3 芯片官方库导入方法
Section titled “T113-S3 芯片官方库导入方法”- 商品编号搜索:在立创商城芯片页面复制商品编号。
- EDA库导入:工程中打开库选项卡,点击立创商城,粘贴编号搜索,或直接输入T113-S3/TN3S3。
- 预览与放置:搜索结果显示先方器件,右侧预览符号与封装效果,点击放置至原理图区。
芯片符号与引脚功能标识
Section titled “芯片符号与引脚功能标识”- 官方符号局限性:在工程中导入的官方芯片符号通常仅显示引脚名称,缺乏对各引脚具体支持功能的直观标注(例如哪些引脚支持LCD或SD卡)。
- 功能查询:若需明确引脚定义,需参考官方提供的 Pin Map(引脚映射图)文档,该图详细展示了每个引脚所属的模块及功能。
- 原理图绘制优化:
- 若希望原理图更易于阅读,可手动修改或创建符合需求的符号,将引脚按功能模块分组。
- 在EDA工具中,可直接右键点击元件选择编辑,对符号进行自定义修改,以提升后续电路设计的清晰度。
WiFi模块框图绘制演示
Section titled “WiFi模块框图绘制演示”- 符号编辑:将符号设置为正方形,按模块划分对应引脚。
- 引脚复制:选择WiFi+PT模块引脚6-11,copy并放置到模块框内。
- 模块标识:在框中放置图形和文本,标注WiFi模块。
导入第三方原理图库文件
Section titled “导入第三方原理图库文件”- 导入流程:
- 在EDA工具主页的工程设计区,右键点击或通过菜单选择“导入” -> “导入嘉立创EDA专业版”。
- 选择已下载的官方或第三方提供的工程文件(如
.zip或.epro格式)。
- 库文件管理:
- 若系统提示未创建元件库,需根据向导新建一个“个人库”。
- 导入后,元件会自动关联至工程,确保原理图符号与封装的一致性,减少手动绘制带来的错误风险。
硬件设计工程导入与个人库创建
Section titled “硬件设计工程导入与个人库创建”- 导入操作:
- 在工程界面点击“导入”,选择对应格式文件后,系统会自动解析并加载器件信息。
- 个人库的作用:
- 当工程缺少依赖库时,创建个人库可以将自定义或导入的元件进行分类存储,便于后续项目的复用与管理。
芯片元件导入与放置操作
Section titled “芯片元件导入与放置操作”- 路径选择:选择含中文或符号的路径,点击保存。
- 导入步骤:点击导入。
- 符号命名:保持T113-S3(或类似),点击保存。
- 库查看:网站左下角点击库 → 个人库(器件),可见刚导入元件。
- 放置元件:点击放置,将T113-S3芯片放入原理图。
- 清理:选中临时芯片,按Delete删除。
- 完成:导入与放置结束,可继续后续设计。
PCB 布局与 3D 预览
Section titled “PCB 布局与 3D 预览”- PCB 转换:在原理图绘制完成后,点击工具栏右上角的转换按钮,即可将原理图转换为 PCB 设计。
- 应用修改:在转换过程中,通过“应用修改”功能将原理图中的元器件布局同步至 PCB 编辑界面。
- 3D 视图:在 PCB 界面点击 3D 预览,可直观查看芯片(如 T113-S3)及其他元器件在板卡上的实际物理封装与布局形态,便于检查封装是否正确。
原理图后续规划
Section titled “原理图后续规划”- 外围电路设计:主控芯片原理图放置完成后,后续重点在于绘制芯片的外围电路,即构建系统的最小运行系统。
- 模块化设计:后续将通过拆解各个功能模块(如电源、存储、音频等)来逐步完善整个系统的原理图。
主时钟电路设计
Section titled “主时钟电路设计”主时钟电路构成
Section titled “主时钟电路构成”- 核心组件:由一个24MHz的晶振和两个12pF的电容组成。
- 设计目的:为系统提供精确的基准时钟信号,确保主控芯片正常运行。
最小系统设计概念
Section titled “最小系统设计概念”- 定义:最小系统是指让主控芯片能够启动并运行的最简外围电路集合。
- 组成部分:
- 电源电路:为芯片提供稳定的工作电压。
- 时钟电路:提供基准频率。
- 复位电路:确保系统上电后从初始状态开始运行。
- 烧录相关模块:如Flash电路,用于存储固件。
- 设计流程:先绘制主控芯片,再逐步添加这些必要的外围电路模块,直到系统能够正常运行。
T113-S3最小系统外围电路
Section titled “T113-S3最小系统外围电路”- Flash电路特殊性:T113-S3无内置Flash,需绘制外部Flash电路存储固件。
- 与全志芯片比较:原理相同,仅性能更优。
- T113系列手册:覆盖T113-S3与T113-I,设计时区分型号适用内容。
T113-S3 时钟模块概述
Section titled “T113-S3 时钟模块概述”- 时钟部分构成:主时钟 + 低速时钟。
- 时钟输出功能:芯片可输出时钟信号给外部模块;不用时忽略,引脚浮空。
- 设计参考:查阅原理图设计指南目录下时钟章节。
主时钟电路设计细节
Section titled “主时钟电路设计细节”- 引脚连接:24MHz晶振连接至芯片的
DXIN和HXOUT引脚。 - 选型关键参数:
- 频率:必须选择 24MHz。
- 精度(频差):建议选择 正负10ppm 的晶振。
- 原因:若频差过大,会导致时钟信号不准,进而引发系统时钟不同步,导致芯片无法正常运行或无法启动。
- 负载电容:需配合 12pF 电容使用。
- 选型策略:
- 在立创商城搜索时,优先筛选频率、频差和负载电容这三个核心指标。
- 其他非关键参数对系统影响较小,可根据实际库存情况选择。
主时钟晶振元件导入与放置
Section titled “主时钟晶振元件导入与放置”- 具体选型示例:选择第一颗晶振,频率24MHz、频差10ppm、负载电容12pF。
- 参考依据:芯片手册提供的参考电路。
- 导入步骤:
- 复制金正编号。
- 打开1.8版EDA,在立创商城位置搜索编号。
- 收藏后,点击放置于芯片下方。
- 图纸调整:在设计菜单点击,进入图纸预设修改大小。
主时钟晶振电容选型与放置
Section titled “主时钟晶振电容选型与放置”- 电容选型:配合24MHz晶振,需选择 12pF 的负载电容。
- 搜索与获取:
- 在EDA库中直接搜索
12pF。 - 封装大小选择 0603,适合手动焊接。
- 在EDA库中直接搜索
- 放置操作:将两颗12pF电容分别放置在晶振引脚两侧,连接至地(GND),完成主时钟电路的闭环设计。
主时钟电路电阻选型与放置
Section titled “主时钟电路电阻选型与放置”- 选型细节:12kΩ(12批法),0603封装(尺寸较大,便于焊接)。
- 精度要求:优先正负1%精度。
- 搜索导入:
- 立创商城搜索
12kΩ 0603 正负1%(本地不易找到)。 - 课程使用这两个型号,复制编号导入EDA。
- 立创商城搜索
- 放置操作:导入两个电阻,按官方设计指南放置于原理图中,完成连接。
主时钟电路晶振引脚连接与网络标识
Section titled “主时钟电路晶振引脚连接与网络标识”- 晶振引脚连接:
- 24MHz晶振的两个引脚分别连接至芯片的
DXIN和HXOUT引脚。 - 晶振本身无方向性,可根据布局需求旋转调整。
- 24MHz晶振的两个引脚分别连接至芯片的
- 电路接地与网络设置:
- 晶振外壳及两个12pF电容的一端连接至GND。
- 晶振引脚与芯片连接线添加网络标签(Net Label),如
NET1和NET2,符合原理图规范。
- 引脚功能验证:
- 参考官方 Pin Map 文档确认
DXIN和HXOUT功能。 - 不明确时添加文本框或网络标签,提升可读性。
- 参考官方 Pin Map 文档确认
主时钟电路网络标签连接操作
Section titled “主时钟电路网络标签连接操作”- 标签规范:使用大写,如DSR。
- 引脚连接:晶振引脚连接至DS IN这边,接地和DS R的接地。
- 走线操作:按W键进行走线。
- 网络标签设置:将两个点通过网络标签连接至芯片的DS IN和DS R,按W拉长线条,再添加下一个标签。
主时钟电路布局美化与最终连接
Section titled “主时钟电路布局美化与最终连接”- 位置优化:调整晶振、电容位置,使布局更美观。
- 元件确认:24MHz金正晶振 + 两个12pF 8±1%精度电容。
- 引脚连接:晶振1、3脚通过网络标签连接至T113-S3对应引脚;2、4脚直接接GND。
- 电路完成:形成闭环,参考文档或光方设计验证。
参考工程导入与导航使用
Section titled “参考工程导入与导航使用”- 适用场景:原理图绘制不确定或需验证时,使用文档提供的参考工程。
- 下载与导入:从文档下载参考工程,通过文件菜单选择导入嘉立创EDA专业版。
- 保存操作:导入后用新名称(如DL3-S3)保存,在新窗口打开。
- 工程导航:打开后在左侧导航找到对应页面(如魔坏),双击查看参考原理图内容。
低速时钟电路设计
Section titled “低速时钟电路设计”低速时钟电路构成
Section titled “低速时钟电路构成”- 核心组件:34.768KHz 晶振 + 两个电容 + 10MΩ 电阻。
- 设计依据:T113-S3 硬件设计指南要求主时钟外额外配置低速时钟。
电路绘制复用技巧
Section titled “电路绘制复用技巧”- 复制操作:选中现有电路,按 Ctrl+C 复制,Ctrl+V 粘贴至工程中。
- 效率与校验:节省时间后,逐个对比引脚连接与网络标签,确保无漏接或错接。
RTC 低速时钟电路设计
Section titled “RTC 低速时钟电路设计”- 核心组件:32.768kHz 金正晶振 + 两个 12.5pF 负载电容。
- 关键参数:晶振精度 正负20ppm,手册建议负载电容 12.5pF。
- 选型与导入:立创商城搜索 32.768kHz,选择金正品牌,复制编号导入EDA工程,放置至原理图。
低速时钟晶振与电容放置
Section titled “低速时钟晶振与电容放置”- 晶振放置技巧:搜索晶振后放置至原理图,按空格键旋转方向,便于绘制;可参考工程中电路布局。
- 负载电容选型:建议12.5pF,实际使用接近值12pF,0603封装,±1%精度。
- 电容放置:导入两个12pF电容,置于晶振上下两侧,形成电路闭环。
低速时钟电路连接与网络配置
Section titled “低速时钟电路连接与网络配置”- 引脚连接逻辑:
- 32.768KHz 晶振两端分别连接至芯片的
X32IN和X32OUT引脚。 - 晶振两侧的负载电容(通常为 12pF)一端接地,另一端分别连接至晶振的两个引脚。
- 32.768KHz 晶振两端分别连接至芯片的
- 网络标签应用:
- 为
X32IN和X32OUT添加网络标签(如S32K_IN和S32K_OUT),确保原理图逻辑清晰。 - 即使晶振本身无极性,通过网络标签连接至芯片对应引脚可增强原理图的可读性与规范性。
- 为
- 电路绘制技巧:
- 利用网络标签连接晶振引脚与芯片引脚,避免过长的连线造成图纸混乱。
- 确保所有接地引脚(晶振外壳及电容接地端)通过接地符号与系统 GND 网络连通。
RTC 低速时钟电路电阻配置
Section titled “RTC 低速时钟电路电阻配置”- 电阻作用:在 32.768kHz 晶振电路中,除了晶振和负载电容外,还需要并联一个 10MΩ 电阻。
- 设计必要性:该电阻用于为振荡电路提供偏置,确保晶振在起振时能够保持在稳定的工作状态,防止电路无法起振或工作不稳定。
- 选型与放置:
- 在立创商城搜索并选择 10MΩ 电阻。
- 将电阻并联在晶振的两端,与晶振引脚及负载电容形成完整的振荡回路。
原理图绘制与工程复用技巧
Section titled “原理图绘制与工程复用技巧”- 元件库复用:当原理图绘制不确定时,可直接参考官方提供的工程文件,通过复制(Ctrl+C)并粘贴(Ctrl+V)现有电路模块到自己的工程中,能显著提高效率并降低错误率。
- 校验流程:复用后必须逐一核对引脚连接、网络标签及元器件参数,确保与芯片手册要求完全一致。
- 布局美化:通过调整元件位置和规范网络标签(如使用统一的大写字母命名),提升原理图的可读性,使其逻辑结构更加清晰。
复位电路原理与组成
Section titled “复位电路原理与组成”- 核心功能:为系统提供稳定的初始复位信号,确保系统从已知状态启动。
- 主要组件:
- 上拉电阻:维持复位引脚的高电平状态,防止误触发。
- 去抖电容:滤除按键产生的毛刺信号,确保复位信号的稳定性。
- ESD保护器件:防止静电放电损坏芯片引脚。
- 复位按键:提供人工手动复位功能。
复位电路设计要点
Section titled “复位电路设计要点”- 电路逻辑:
- 上拉电阻连接至 VCC3.3,另一端与复位引脚及电容并联。
- 电容一端接地,起到平滑电压的作用。
- 复位按键并联在复位信号线与地之间,按下时将复位引脚拉低至地,触发复位。
- ESD防护:ESD保护二极管通常跨接在复位信号线与地之间,用于吸收异常电压尖峰。
系统复位电路引脚定位
Section titled “系统复位电路引脚定位”- 设计依据:T113-S3硬件设计指南有系统复位电路描述。
- RESET引脚定位:
- 数据手册第4章(引脚描述)中,第27号引脚为RESET引脚。
- 在参考工程中确认27号引脚对应RESET位置。
复位信号与工作逻辑
Section titled “复位信号与工作逻辑”- 信号特性:
RESET引脚为低电平有效(Low Level Active),即当该引脚被拉低至地(GND)时,系统执行复位操作。 - 正常工作状态:系统正常运行时,
RESET引脚需维持高电平,以避免系统不断重启。
复位电路设计方案
Section titled “复位电路设计方案”- 电路结构:
- 采用上拉电阻连接至
VCC(3.3V),确保引脚默认处于高电平。 - 引入手动复位按键(Key),一端连接至
RESET引脚,另一端接地。按下按键时,引脚电平被强制拉低,触发系统复位。
- 采用上拉电阻连接至
- 设计实现:
- 根据硬件设计指南,将复位引脚通过上拉电阻连接至电源,使芯片引脚在空闲时默认保持高电平状态。
- 增加按键电路,通过物理触发实现手动复位功能。
复位电路元器件选型细节
Section titled “复位电路元器件选型细节”- 上拉电阻选型:
- 参考工程用100K,本设计用10K。
- 10K/50K/100K均可,因仅为数字信号。
- 选10K理由:后续电路多用10K,统一减少电阻种类;对功耗影响小。
- 去耦电源电容:用100nF。
- 调试时若电源去耦不足,可微调。
- 此类板卡干扰小,无大问题。
- ESD防护:加ESD器件,避免手指静电损坏板卡。
ESD 管选型要点
Section titled “ESD 管选型要点”- 位置与作用:置于复位电路最后,用于ESD保护,按键按下时拉低该点触发系统复位。
- 工作电压选型:选择能持续承受的最大电压大于系统工作电压(如3.3V),确保正常运行时管不打通,避免影响系统。
复位电路 ESD 管选型与应用
Section titled “复位电路 ESD 管选型与应用”- 工作电压要求:ESD 管的持续承受最大电压必须大于系统工作电压(如 3.3V),确保在正常电路运行时管子处于截止状态,避免误导通干扰系统信号。
- 电路布局逻辑:ESD 管置于复位信号线与地之间,当按键按下时,该点电平被拉低触发复位,ESD 管在此时提供静电泄放路径,保护芯片引脚免受静电损坏。
消费电子产品 ESD 管选型建议
Section titled “消费电子产品 ESD 管选型建议”- 选型灵活性:对于普通消费电子产品,ESD 管没有极高规格要求,通常选择 5V-30V 钳位电压范围内的器件即可。
- 高速信号注意事项:若应用于高速信号电路,需选择寄生电容极小的 ESD 管(如 3pF 以下),以减少对信号完整性的影响。
- 普通信号应用:对于复位等低速信号,寄生电容要求宽松,小于 50pF 的 ESD 管均可满足需求。
原理图绘制过渡与ESD管选型
Section titled “原理图绘制过渡与ESD管选型”ESD管关键参数
Section titled “ESD管关键参数”- 工作电压:小于5V。
- 浪涌电压:13V。
- 选型依据:根据实际需求匹配这两点,其他封装和机身电容影响小,因为低速信号。
原理图绘制准备
Section titled “原理图绘制准备”- 选择上拉电阻开始绘制。
Listset信号电源与去抖设计
Section titled “Listset信号电源与去抖设计”- 拉线操作:按W键拉出线路,连接至芯片对应段。
- 网络标签:添加Listset标签,确保信号连接一致。
- 上拉电源:临时连接VCC(3.3V,后续精确标识)。
- 去抖电容:下方并联100nF硬件去抖电容(去手电容),滤除抖动。
绘制技巧:网络标签简化连接,避免长线混乱;电源先用通用VCC,后续优化。
复位电路绘制细节
Section titled “复位电路绘制细节”- 电路连接实操:
- 使用
W键进行连线,将RESET信号引出。 - 添加
RESET网络标签,确保信号与芯片引脚逻辑连接一致。 - 上拉电阻暂时连接至
VCC(后续需精确标识为3.3V)。 - 在复位信号线下端并联
100nF电容,作为硬件去抖动(去手电容)设计,滤除按键触发时的抖动信号。
- 使用
复位按键与ESD器件集成
Section titled “复位按键与ESD器件集成”- 组件布局:
- 在去抖电容旁放置复位按键,按键一端接地,另一端连接至
RESET信号线,实现物理拉低触发复位。 - ESD 保护管置于复位信号线与地之间,提供静电泄放路径,保护芯片引脚。
- 在去抖电容旁放置复位按键,按键一端接地,另一端连接至
- ESD 选型参数确认:
- 工作电压:需小于
5V,确保正常运行时不导通。 - 钳位电压:选型为
13V,满足浪涌防护需求。 - 封装选择:
0603或0402均可,因复位信号为低速信号,寄生电容对电路影响极小。
- 工作电压:需小于
复位电路完成绘制与总结
Section titled “复位电路完成绘制与总结”- 最终连接:ESD管跨接在按键两端,一端接地,完成整个复位电路绘制。
- 电路逻辑总结:
- RESET信号为低电平有效,低电平时系统复位。
- 上拉电阻确保默认高电平。
- 按键按下时拉低至GND,触发复位。
- ESD管作用:静电或浪涌时钳位电压,保护芯片引脚免损。
- 下一模块:电源模块原理图绘制。
电源系统设计
Section titled “电源系统设计”SoC 多电源域供电需求
Section titled “SoC 多电源域供电需求”- 多电压需求:SoC 内部包含核心、内存、模拟电路及外设接口等多个模块,各模块对电压要求不同,需独立供电。
- 电压规格:
- 核心电压:0.95V。
- 内存/模拟/外设:1.5V 或 1.8V(取决于具体配置),以及 3.3V。
- 设计依据:不同模块的电压需求在芯片官方硬件设计文档中有明确表格定义,需严格按照文档规格分配电源。
智慧屏电源方案概览
Section titled “智慧屏电源方案概览”- 供电架构:采用多路降压(Buck)电路,将 5V 输入电压转换为 SoC 各模块所需的电压(3.3V、1.8V、1.5V、0.9V)。
- 设计思路:针对 SoC 不同模块的功耗与电压特性,分别设计独立的电源转换电路,确保系统各部分稳定运行。
电源文档参考与设计注意点
Section titled “电源文档参考与设计注意点”- 文档内容:汇总各模块电压需求,提供不同电压参考器件(枪考),可直接选用汇释。
- 电源泡泡区:文档下方提供,阅读方法后续讲解。
- 设计注意点:
- DVout电源:无需设计,与芯片视频模块及VPS模块相关,本项目无额外接口。
- D-RAM供电:T113-S3 为1.5V(A-D-H供电)。
T113-S3 具体电源电压与生成方案
Section titled “T113-S3 具体电源电压与生成方案”- 精确电压需求(4种):
- 核心模块(处理器):0.95V。
- 内存:1.5V。
- 模拟/音频:1.8V。
- 外设:1.8V。
- IO:3.3V。
- 电源生成参考(公邦实体指南):
- 输入电源部分:12V 输入 → 芯片转为 5V 输入。
- 再通过芯片生成 1.5V、1.2V 或 3.3V 等。
- 提供多个参考芯片方案,直接选用。
设计依据:芯片手册及公邦指南描述,严格参考表格设计。
T113-S3 电源设计具体实现
Section titled “T113-S3 电源设计具体实现”- 电源树分析与选型:
- 电源芯片方案:以 DDR 电源为例,VCC-DRAM 供电使用
SY8088或SY8089芯片。 - 电流需求匹配:设计时需严格区分不同电压轨的电流负载,例如前级供电可能需要 1A,后级可能需要 2A,选型时需确保芯片电流承载能力达标。
- 电源芯片方案:以 DDR 电源为例,VCC-DRAM 供电使用
- 电源路径裁剪:
- 1.5V 电源路:为 DDR 供电,属于核心需求。
- 1.2V 电源路:若不使用摄像头模组(CSI 接口),该路电源可直接裁减不用,以简化电路设计。
- 其他电压需求:明确 3.3V、0.9V 等各路电压的实际负载需求,避免冗余设计。
- 设计原则:
- 严格依据官方 EVB 电源树进行裁剪,仅保留项目实际用到的功能模块对应的电源路径。
多通道集成电源芯片方案
Section titled “多通道集成电源芯片方案”- 芯片特点:将多路独立电源芯片整合为一颗,支持四路V-in输入和四路输出。
- 电压控制:通过电阻选择控制各路输出电压。
- 优势:体积小巧,设计方便。
- 课程未采用原因:手工焊接难度大,用电脑焊体不易操作。
- 适用场景:后期设计对体积有严格要求时,可选用此类芯片。
- 参考:查看参考原理图了解电路结构。
分裂式电源器件电路搭建
Section titled “分裂式电源器件电路搭建”- 分裂式器件特点:采用多个独立电源模块(4个魔怪),每个模块产生不同电压。
- 电路搭建说明:
- 针对不同电流需求选型,例如 1A 用
SY8088(输出电流1A),2A 用SY8089。 - 可搜索芯片型号确认规格。
- 针对不同电流需求选型,例如 1A 用
- 后续:基于选型搭建电路产生对应电压。
SY8088 电源芯片应用设计
Section titled “SY8088 电源芯片应用设计”- 芯片查阅与参考:
- 在立创商城搜索
SY8088可获取详细规格及官方 PDF 手册。 - 设计时应直接参考手册提供的 Typical Applications(典型应用电路),这是最稳妥的设计路径。
- 在立创商城搜索
- 电路设计要点:
- 核心在于合理选择电感(L)和电阻(R)的阻值,这些参数直接决定了输出电压。
- 电路结构相对简单,重点在于根据负载需求调整外围元器件参数。
- 设计实践:
- 以实现 1.5V/1A 输出为例,严格按照手册中的参考电路进行原理图绘制与参数配置。
- 确保设计过程中参考手册中的各项电气参数,以保证电源输出的稳定性。
SY8088 电阻选型与1.5V电路配置
Section titled “SY8088 电阻选型与1.5V电路配置”- 电压调节机制:
- 输出电压 Vout 由反馈电阻 RH 和 RL 阻值比例决定。
- 参考芯片手册表格选型。
- 手册选型示例:
- 1.2V 输出:4.9K + 4.9K。
- 13.3V 输出:100K + 22.1K。
- 其他元器件:
- 直接参考手册提供参数选型。
- 工程实践(1.5V/1A 电路):
- 新建独立原理图页面,避免页面堆叠。
- 修改页面名称,按手册表格配置电阻实现目标电压。
SY8088 电路绘制实践
Section titled “SY8088 电路绘制实践”- 元件获取与导入:
- 在立创商城搜索
SY8088,复制其型号代码。 - 在 EDA 软件中搜索并放置该芯片元件到新建的原理图页中。
- 在立创商城搜索
- 典型应用参考:
- 严格遵循芯片数据手册中的 Typical Applications 电路图进行连接。
- 关键元器件包括电感(L)、输入电容(Cin)和输出电容(Cout),手册中建议输入输出电容均使用
10uF。
- 参数选型规范:
- 输出电压由反馈电阻
RH和RL的阻值比决定,必须查阅手册中的选型表格进行配置。 - 确保输出电容耐压值大于 6.3V,封装选用
0603以适配常规设计需求。
- 输出电压由反馈电阻
- 设计灵活性:
- 官方手册提供了标准参数供参考,若项目需求与手册一致,可直接复用手册推荐的阻容值,确保电源输出稳定。
电源芯片实际工程放置与引脚选型
Section titled “电源芯片实际工程放置与引脚选型”- 工程放置实践:搜索15V电源(16V也可,能力图25V皆可),拖入工程。
- 布局方式:输入侧做左右/上下方框,更直观;有两个电源(输入去耦+输出)。
- 引脚选型要求:上方2.2mm电脚,档宽2.2mm(详绑手册,第一要求)。
SY8088 电感与电阻选型细节
Section titled “SY8088 电感与电阻选型细节”- 电感选型:
- 官方手册推荐电感值为 2.2uH。
- 若电感封装过大,可选择 0805 封装的电感,实测电源纹波表现正常,能有效节省板载空间。
- 电阻选型:
- 核心在于反馈电阻 RH 和 RL 的比例,直接决定输出电压。
- 若需要调整输出电压,必须严格查阅手册中的阻值对应表。
- 设计策略:
- 空间优化:若板载空间充足,优先使用手册推荐的大封装器件;若空间受限,可选用较小封装(如 0805)的电感,只要电气参数(电感量、额定电流)匹配,电源稳定性通常不受影响。
- 验证:在选型完成后,通过实测确认电源输出电压稳定,确保符合 SoC 供电规范。
SY8088 多电压反馈电阻配置示例
Section titled “SY8088 多电压反馈电阻配置示例”- 调节机制:输出电压由反馈电阻(上拉电阻 + 下拉电阻)比例决定,参考芯片手册公式及推荐阻值表计算。
- 具体配置示例(手册参考值):
- 3.3V:150kΩ + 680kΩ。
- 1.5V:200kΩ + 300kΩ。
- 0.9V:300kΩ + 150kΩ。
- 设计要点:阻值组合可根据需求灵活调整,确保匹配目标电压。
SY8088 1.5V电路具体放置与流程简化
Section titled “SY8088 1.5V电路具体放置与流程简化”- 组织灵活性:参考官方手册组织方式,只要满足反馈公式即可,无固定要求。
- 1.5V电路电阻放置:
- 一侧放置 200KΩ
0603电阻。 - 另一侧放置 300KΩ
0603电阻。
- 一侧放置 200KΩ
- 流程简化:了解原理后,14路电源绘制流程相同,快速推进。
- 输入默认:输入段暂定为 5.8V,后续再绘。
SY8088 输入电路与反馈配置
Section titled “SY8088 输入电路与反馈配置”- 输入电源:USB 5V 连接到输入端,经过去耦电容。
- EN 引脚(使能):默认开启,直接接 5V。
- GND 引脚:直接接地。
- LX 引脚:连接输出端,经过 300K 电阻(RH)。
- 反馈配置:RH 电阻另一端连接 FB 引脚。
- 绘制参考:严格参考芯片手册典型应用电路。
SY8088 反馈网络与 R16 连接
Section titled “SY8088 反馈网络与 R16 连接”- FB 引脚连接:
- FB 另一端连接 R16(200KΩ,即 R3)。
- R16 另一端连接 GND(B)。
- 输出路径:
- 输出端连接 R4(RH 13KΩ)。
- R4 另一端连接 FB 引脚,形成反馈分压网络。
- 网络合并:将相同 GND 点连接起来。
- 输出计算:
- 根据刚刚公式(RA 和 RAB)计算输出电压。
- 在原理图放置公式说明,便于后续修改时快速理解。
- 工程实践:拉取公式到图中,确保 RA/RA 下拉清晰。
SY8088 电路参数计算与实测验证
Section titled “SY8088 电路参数计算与实测验证”-
输出电压公式:
$$V_{OUT} = 0.6 \times (1 + \frac{R_H}{R_L})$$
- 其中 $$R_H$$为连接输出与反馈引脚(FB)的上拉电阻,$$R_L$$ 为连接 FB 引脚与地(GND)的下拉电阻。
-
1.5V 电路参数配置:
- 设定 $$R_H = 300k\Omega$$,$$R_L = 200k\Omega$$。
- 计算过程:$$V_{OUT} = 0.6 \times (1 + \frac{300}{200}) = 0.6 \times 2.5 = 1.5V$$。
-
原理图标注:
- 在原理图中直接放置计算公式,便于后续维护或修改电压时快速核对电阻比例。
-
电路绘制规范:
- 明确反馈网络连接点:FB 引脚连接 $$R_L$$(下电阻)至 GND,同时连接$$R_H$$(上电阻)至输出端。
- 确保所有 GND 网络标识统一连接,保证回路完整。
SY8088 多电压电路快速复制与调整
Section titled “SY8088 多电压电路快速复制与调整”- 电路复用策略:
- 复制1.5V电路模块,根据目标电压调整反馈电阻(RH/RL)。
- 其余连接保持一致,提升多路电源绘制效率。
- 具体阻值调整(手册参考):
- 3.3V:150kΩ + 680kΩ。
- 0.9V:替换680kΩ为150kΩ + 60.3kΩ(0603封装)。
- 原理图维护:
- 放置公式 $$V_{OUT} = 0.6 \times (1 + \frac{R_H}{R_L})$$ 及阻值标注,便于后续修改。
- 工程操作:
- EDA工具复制粘贴,快速生成3.3V、0.9V等电路,确保参数准确。
0.9V 电源电阻配置与标准化
Section titled “0.9V 电源电阻配置与标准化”- 0.9V 路径电阻:反馈电阻为 300kΩ + 150kΩ,直接从现有电路复制复用。
- 标准化策略:全设计仅用 150k/200k/300k/680k 四种电阻,减少BOM种类,简化公差装配和采购。
- 1.8V 路径:电流需求小(约0.4A),无需降压芯片,选用其他稳压方式。
LDO 芯片选型与应用
Section titled “LDO 芯片选型与应用”- 选型逻辑:当电路电流需求较小(如 0.4A)时,无需使用复杂的降压芯片(DC-DC),可选用 LDO(低压差线性稳压器)以简化电路并节省空间。
- 选型实践:
- 在立创商城搜索
LDO关键字,结合项目需求(如 5V 输入转 1.8V 输出)筛选合适型号。 - 推荐使用
XC6206系列等常用型号,其外围电路极其简单,仅需少量电容即可工作。
- 在立创商城搜索
- 注意事项:
- 选型时需核对芯片手册的最大输出电流(如 200mA 或更高),确保满足负载需求。
- 芯片手册中的“典型应用电路”是设计的核心参考,包含输入/输出电容的推荐值。
- 商城描述有时存在误差,务必以芯片原厂提供的 PDF 手册(Datasheet)中的电气参数为准。
1.8V电源电路简化设计
Section titled “1.8V电源电路简化设计”- LDO电路特点:外围极简,仅需输入端和输出端各加一个电容即可稳定工作,无需电感和电阻。
- 设计实践(参考电源手册):
- 输入侧更换一个电容。
- 输出侧更换一个电容。
- 连接共地。
- 5V输入 → 1.8V输出。
- 电压网络标签创建:
- 为不同模块(如0.9V供电)创建专用电压标识,便于后续连接管理。
设计完成:1.8V电源电路绘制完毕。
0.9V 电源绘制开始
Section titled “0.9V 电源绘制开始”- 供电模块:code 和 syst 模块使用 0.9V。
- 绘制步骤:
- 放置 0V9 符号。
- 使用短接标识符连接,后续报警告但不影响原理图实际功能。
- 零件电源轨(金电手册):两条复用电源,VSC Core 和 VSC System。
0.9V 电源网络分配与标识
Section titled “0.9V 电源网络分配与标识”- 电源轨复用:T113-S3 的
VDD_CORE和VDD_SYS均使用 0.9V 供电,设计时可将这两路电源通过短接标识符(Short)连接至同一 0.9V 网络。 - 原理图规范:
- 放置
0V9电源符号,通过短接标识符连接至对应的引脚。 - 尽管 EDA 软件在电气规则检查(ERC)时可能会因短接标识符报出警告,但这种处理方式在实际电路设计中是允许的,不会影响功能实现。
- 放置
- 设计清晰度:通过为不同电压(0.9V, 1.8V 等)创建专用网络标识,能显著提升原理图的可读性,便于后续调试与维护。
电源模块后续连接要点
Section titled “电源模块后续连接要点”- 电源连接预告:电源模块设计完成,下一节将把各路电源连接到T113-S3芯片对应引脚,确保每个模块供电。
- 电源质量要求(芯片手册):
- 要求电源纹波和噪声低,电源需干净。
- 在电源输出到芯片输入间加旁路电容(bypass capacitors),改善电源质量。
- 此部分下一节详细说明。
芯片电源引脚连接方法
Section titled “芯片电源引脚连接方法”- 通用方法:找到芯片 Vcc 或 Vdd 引脚,与对应标识符连接。
- 示例1:E-Pen 引脚对应芯片 D(文档 Date 图确认),连接 D 标签并更换符号。
- 示例2:VCCPG 组,从电源侧找到 VCCPG,复制粘贴到芯片侧,按 空格键 旋转名称完成连接。
芯片外围引脚连接与标识
Section titled “芯片外围引脚连接与标识”- VDD_CODE连接:将
VDD_CODE0和VDD_CODE1引脚统一连接到VDD_CODE网络标识点,调整布局避免干扰。 - 未用引脚处理:
- USB 部分未使用,添加不连接标识(NC标识),表示IO未用。
- TP_ADC 部分同理,添加不连接标识。
- 音频引脚连接:查找
HPVCCHPVCC对应网络,从电源侧复制标签粘贴回引脚连接。
PP母汉电源连接与调整
Section titled “PP母汉电源连接与调整”- PP母汉 VCCIO 连接:找到
VCCIO引脚,从电源侧复制标签翻转过来,按空格键调整方向。 - VDD system 连接:将
VDD标签翻转过来,连接至C, C, CVOK。 - QEout 未用处理:添加非连接标识(NC)。
芯片电源引脚连接补充
Section titled “芯片电源引脚连接补充”- VCC-PD 与 VCC-LVDS 连接:针对芯片引脚 76-80(VCC-PD)和 81-85(VCC-LVDS),直接从电源侧复制对应网络标识符粘贴至引脚端即可。
- VDD-SYSTEM 多引脚处理:
- 该电源域包含多个引脚(如 51 引脚及后续引脚),需注意在原理图中统一连接。
- 预留后续添加去耦电容的空间,以防止电源噪声影响系统稳定性。
- VDD-DELAY 引脚连接:
- 对于 VDD-DELAY 引脚,直接从电源模块复制该网络标签并粘贴连接。
- 注意检查引脚编号的准确性(如 48、49 和 50 引脚),避免放置错误造成短路或悬空。
电源引脚连接后续调整
Section titled “电源引脚连接后续调整”- DVDD 8V 与 1.8V 连接:将 DVDD_8V 和 DVDD_1.8V 网络标签复制粘贴至对应引脚连接。
- 16号引脚(VDD)连接:找到16号引脚 VDD,从电源侧复制标签粘贴连接。
- VCCPE 引脚连接:复制 VCCPE 网络标签至引脚端连接。
- LBO_OUT 未用处理:多个 LBO_OUT 引脚(芯片输出电压给其他模块),本设计未用,添加 NC(不连接)标识。
- VCC_RDC 连接:复制 VCC_RDC 标签粘贴至引脚,并稍向外拉伸布局。
- PCC_VCC 连接:找到 PCC_VCC 引脚,从电源侧复制标签连接。
剩余电源引脚连接与特殊说明
Section titled “剩余电源引脚连接与特殊说明”- VCCPIO连接:将剩余电源网络标签翻转连接至芯片VCCPIO引脚,完成芯片供电。
- VCCPC/PF引脚处理:芯片图中未见VCCPC和PF,因内部已连接至VCCIO,外部无需连接;VCCPE/PD等引脚可见并需连接。
- 后续电源优化:连接完成后,在电源部分添加去耦电容等,满足芯片纹波和供电时序要求。
芯片电源滤波电容配置
Section titled “芯片电源滤波电容配置”- 滤波电容添加位置:电源进入芯片前,确保供电干净。
- 核心域配置(code/system):10µF + 10nF 电容搭配。
- IO域配置:单个 10µF 电容。
- 多IO远距离处理:system多IO时,单独用两路 10µF + 10nF 搭配。
- 盲卡环境说明:工作环境干净、无干扰,可省略滤波电容(已验证可行)。
VCCcode电源滤波电容添加
Section titled “VCCcode电源滤波电容添加”- 添加步骤:复制VCCcode电源标签至芯片侧,避免重复。
- 电容配置:连接10µF 0603电容(随意选封装厂家,工装通用)+ 100nF电容。
- 绿波电容搭配:一般nF与µF组合。
- 布局参考:按图纸添加一组,其他三体类似布置。
VCCcode电源滤波电容完成与DCBL布局
Section titled “VCCcode电源滤波电容完成与DCBL布局”- 完成绘制:接地连接后,滤波电容绘制完毕。
- DCBL布局:将10µF + 100nF电容直接置于芯片角旁,电源经电容进入芯片,确保电源干净。
- 其他模块处理:参考此路,复制参考工程电源路径绘制其余模块。
- system域特殊处理:system需两组滤波,其他模块一组。
音频AVCC与AGND特殊处理
Section titled “音频AVCC与AGND特殊处理”音频电路电源隔离设计
Section titled “音频电路电源隔离设计”- AVCC 电源处理:音频模块对电源纹波和噪声极其敏感,需进行特殊处理以确保音频信号质量。
- AGND 与 GND 隔离:
- 音频地(AGND)与系统数字地(GND)应通过 0Ω 电阻 进行单点接地处理。
- 作用:利用电阻的物理特性,在数字地与模拟地之间形成阻隔,减少数字干扰对音频电路的影响。
- AVCC 与 VCC 隔离:添加一个尺珠做零隔离。如果做上市产品,在EMI测试时根据电源产生的尴尬的评量适配对应持出。
音频 AVCC 电源磁珠与滤波配置
Section titled “音频 AVCC 电源磁珠与滤波配置”- 磁珠隔离:在 AVCC 与主 VCC 电源路径之间串联一个磁珠,用于高频噪声抑制。
- EMI 适配:对于上市产品,需根据 EMI 测试 结果,调整磁珠的阻抗特性以匹配电源纹波要求。
- 电路实现:参考官方推荐方案,通过磁珠实现电源域的物理隔离,防止数字电源噪声窜入模拟电路。
芯片电源引脚连接验证
Section titled “芯片电源引脚连接验证”- 官方参考:在实际布线中,通过对比官方参考工程,确认音频模块的电源连接方案。
- 验证测试:实际测试表明,使用官方推荐的电源隔离与滤波方案,可以有效避免音频信号质量问题。
内存供电 (DRAM) 设计建议
Section titled “内存供电 (DRAM) 设计建议”- 去耦优化:针对 VRA1 和 VRA2 引脚,建议添加低 ESR(等效串联电阻)电容并联接地。
- 作用:降低电源纹波,滤除高频噪声,从而提升内存供电的稳定性。
- 文档依据:设计细节可参考芯片手册中的 DRAM 设计指南 章节。
官方音频参考电路设计
Section titled “官方音频参考电路设计”- VIA1 & VIA2连接:通过470nF电容连接到B点。
- AGND连接:通过0Ω电阻连接到GND。
- 设计依据:与数据手册一致,参考官方原理图复制实现。
- 完成状态:音频部分设计完毕,可微调元件位置。
芯片内部集成 LDO 模块
Section titled “芯片内部集成 LDO 模块”- 模块功能:T113-S3 芯片内部集成了 LDO(低压差线性稳压器)模块,可用于为芯片内部或其他外设供电。
- 应用场景:若系统设计中需要额外的低压电源,可利用该内部 LDO 输出,无需额外增加外部稳压芯片。
- 设计实践:
- 在当前项目中,若未使用该内部 LDO 模块,建议在原理图上将对应的引脚(如
LDO_OUT)标记为 NC(Not Connected),以保持原理图清晰并明确电源路径。
- 在当前项目中,若未使用该内部 LDO 模块,建议在原理图上将对应的引脚(如
芯片电源引脚连接与检查流程
Section titled “芯片电源引脚连接与检查流程”- 检查策略:在完成电源模块绘制后,必须严格对照芯片官方手册与原理图进行逐一核对,确保每个电源引脚(如
VCC-PLL、VCC-RTC等)均已连接至正确的电源网络。 - 工程版本管理:建议将当前完成电源部分绘制的工程保存为一个阶段版本,便于后续与官方参考设计进行对比,确保无遗漏。
- 引脚翻转技巧:在绘制过程中,可使用快捷键调整原理图符号的引脚方向,以优化连线布局,减少交叉和混乱。
DRAM 内存电路设计
Section titled “DRAM 内存电路设计”DRAM 接口引脚连接
Section titled “DRAM 接口引脚连接”- 参考设计:T113-S3 的 DRAM 接口设计可参考芯片硬件设计文档中的 1.5 DRAM 内存设计 章节。
- 关键引脚配置:
- ZQ 引脚(以 PIN 47 为例):需要外接一个 240Ω 电阻 接地。
- 电阻精度:建议使用精度为 1% 或更高的电阻以确保阻抗匹配。
- 参考规格:T113-S3 支持内置 128MB 的 DDR3 内存,设计时需确保阻抗匹配以维持信号完整性。
DRAM 设计流程
Section titled “DRAM 设计流程”- 文档依据:设计 DRAM 部分时,应优先查阅芯片的硬件设计文档,获取具体的引脚定义与外部元器件参数。
- 设计简化:由于电源部分已完成,DRAM 接口的绘制主要集中在引脚的正确连接与外围电阻的配置上,过程相对直观。
DRAM ZQ 引脚配置
Section titled “DRAM ZQ 引脚配置”- 功能定义:DRAM 接口中的 ZQ 引脚(以 PIN 47 为例)用于阻抗校准,确保内存信号完整性。
- 电路实现:该引脚需外接一个 240Ω 电阻接地。
- 选型要求:为了保证校准精度,必须选用精度为 1% 或更高的电阻。
- 设计参考:T113-S3 内置 128MB DDR3 内存,具体连接方式应严格遵循芯片硬件设计文档中的 DRAM 章节规范。
DRAM ZQ电阻绘制完成与设计总结
Section titled “DRAM ZQ电阻绘制完成与设计总结”- 精度警告:ZQ电阻必须用**±1%精度,10%精度可能导致系统无法启动**。
- 绘制操作:从库中添加240Ω ±1%电阻,连接至ZQ引脚,调整位置至D点。
- 设计完成:内存模块设计结束,此节最简单。
T113硬件设计文档范围
Section titled “T113硬件设计文档范围”- 覆盖内容:不仅限于T113-S3,还包括T113其他系列(如T113)。
Flash 电路绘制
Section titled “Flash 电路绘制”Flash 存储芯片设计
Section titled “Flash 存储芯片设计”- 芯片选型:项目最终使用 1Gb Flash 芯片作为存储介质。
- 设计目标:进行 Flash 部分的原理图绘制,确保与主控芯片的正确连接与通信。
外部 Flash 添加必要性与选型
Section titled “外部 Flash 添加必要性与选型”- 内部限制:T113-S3 芯片集成 DRAM,但无 Flash,无法直接烧录运行程序。
- 解决方案:需外挂外部 Flash。
- 支持类型:eMMC、SPI NOR Flash、SPI NAND Flash。
- 选型指南:优先参考原厂推荐型号(已验证,稳定、少 bug)。
Flash 型号搜索与封装确认
Section titled “Flash 型号搜索与封装确认”- 芯片型号:滑方 SPI NAND Flash,容量 1GB。
- 封装类型:WSOM 封装。
- 资料查阅:通过数据手册查看详细接口信息。
- 引脚说明:CS 为 SPI 片选信号。
Flash WP 和 HOLD 引脚功能
Section titled “Flash WP 和 HOLD 引脚功能”- WP (写保护) 引脚:拉低时,Flash 进入保护模式。
- HOLD (保持) 引脚:拉低时,执行挂起操作,暂停当前操作。
Flash 原理图添加与初始连接
Section titled “Flash 原理图添加与初始连接”- 工程操作:新建原理图页,命名为
Flash。 - 元件导入:复制选定 Flash 芯片编号,搜索并添加到原理图中。
- 初始连接:
- EP 引脚连接 GND。
- D 引脚(如 CLK、IO)直接连接对应 D 网络。
- 电源供电:工作电压 2.7V-3.6V,采用 3.3V 电源。
- 设计原则:使用网络标签确保引脚逻辑连接正确。
T113-S3 芯片端供电与SPI接口查阅
Section titled “T113-S3 芯片端供电与SPI接口查阅”- 供电连接:使用现有 3V3 电源连接到芯片端。
- SPI 接口确认:T113-S3 支持 SPI0 和 SPI1 接口。
- 数据手册查阅:
- 搜索 SPI 确认支持描述。
- 详见第 4.3章 GPIO 复用 引脚说明。
SPI 接口引脚复用与选择
Section titled “SPI 接口引脚复用与选择”- 接口识别:通过查阅 T113-S3 数据手册第 4.3 章 GPIO 复用表,确定 SPI0 和 SPI1 的具体引脚分布。
- 引脚选择策略:
- 依据项目需求进行引脚分配,例如选择将
PC2到PC7引脚配置为SPI0接口。 - 确认引脚功能支持:在复用表中核对选定引脚是否支持对应的 SPI 功能(如
SPI0-MOSI、SPI0-CLK等)。
- 依据项目需求进行引脚分配,例如选择将
- 原理图绘制实践:
- 在原理图中找到对应的
PC引脚组。 - 使用网络标签(Net Label)将 Flash 芯片的 SPI 引脚与主控芯片的对应引脚连接,确保逻辑连通性。
- 在原理图中找到对应的
Flash 逐个添加过程
Section titled “Flash 逐个添加过程”- 添加方法:逐个添加手册、影片等内容;显示不全时可快速添加。
- Flash 处理:拉出这部分逐个添加,确保完成连接。
SPI Flash 引脚连接映射
Section titled “SPI Flash 引脚连接映射”- 连接逻辑:通过网络标签(Net Label)将 Flash 芯片的 SPI 引脚与 T113-S3 的
PC2到PC7引脚进行一一对应连接。 - 引脚映射关系:
- SPI0_HOLD:连接至
PC7 - SPI0_MOSI:连接至
PC6 - SPI0_MISO:连接至
PC5 - SPI0_CS:连接至
PC4 - SPI0_CLK:连接至
PC3 - SPI0_WP:连接至
PC2
- SPI0_HOLD:连接至
- 设计技巧:在原理图绘制中,若引脚布局显示不直观,可将引脚拉出并逐个进行网络标签标注,确保原理图连接的清晰度与准确性。
Flash 电路设计优化与上拉电阻配置
Section titled “Flash 电路设计优化与上拉电阻配置”- 上拉电阻的必要性:
- 为 SPI Flash 的
CS(片选)、WP(写保护) 和HOLD(保持) 引脚添加上拉电阻,确保芯片在上电瞬间处于确定的逻辑电平。 - 在上电瞬间,Flash 芯片需处于正常工作模式,而非被意外挂起或进入写保护状态。
- 为 SPI Flash 的
- 配置参数:
- 使用 10KΩ 电阻作为上拉电阻。
- 将这些引脚通过电阻上拉至 3.3V 电源。
- 原理图实现:
- 在原理图中为
CS、WP和HOLD引脚各添加一个 10KΩ 电阻连接至 3.3V。 - 确保所有上拉电阻的网络标签与对应引脚正确连接,以维持稳定的工作电压。
- 在原理图中为
Flash电源电路优化与T113-S3烧录模式
Section titled “Flash电源电路优化与T113-S3烧录模式”电源布局调整
Section titled “电源布局调整”- 移动100nF电容至合适位置,使布局更干净。
- 可加一个或两个电容,或磁珠+电容搭配。
- 后移位置、接地连接,确保无问题。
电源电路完成
Section titled “电源电路完成”- 至此,电源部分电路绘制完毕。
T113-S3烧录模式进入
Section titled “T113-S3烧录模式进入”- TO引脚操作:上电前接地,上电时释放。
- 系统进入boot模式(烧录模式)。
SPI Flash 烧录模式与复位电路设计
Section titled “SPI Flash 烧录模式与复位电路设计”- 烧录模式触发机制 (FEL 模式)
- 若 Flash 内部无系统或需要烧录固件,系统需进入 FEL 烧录模式。
- 实现原理:通过将 T113-S3 的
PC4引脚(即 SPI0-CS 引脚)拉低,并在复位时保持该电平,可强制芯片进入 FEL 模式。 - 操作流程:在
PC4引脚处添加一个按键电路,烧录时按下按键并复位芯片,即可触发烧录模式。
- 复位电路复用技巧
- 可直接复用主芯片端的复位电路设计。
- 在 EDA 工程中,通过复制已有的复位电路模块,快速将其适配到
PC4引脚控制逻辑中,减少重复绘制工作。
USB 电路设计介绍
Section titled “USB 电路设计介绍”- 两个 USB 口:USB 0 和 USB 1。
- 功能:其中一个用来烧录,另外一个用来进行供电。
Type-C 接口选型与应用
Section titled “Type-C 接口选型与应用”Type-C 引脚配置与场景选择
Section titled “Type-C 引脚配置与场景选择”- 24Pin (全功能):支持 USB 3.0 及以上高速传输,适用于需要高带宽的场景。
- 16Pin:适用于不支持 USB 3.0 的芯片,减少不必要的引脚连接,降低 PCB 走线复杂度与成本。
- 6Pin (供电专用):仅用于电源输入,适用于无数据通信需求的简单供电应用。
Type-C 在项目中的应用策略
Section titled “Type-C 在项目中的应用策略”- 引脚冗余处理:若主控芯片不支持 USB 3.0,使用 24Pin 接口会导致大量引脚浪费,增加焊接难度与成本,应优先选择 16Pin 或更精简的接口。
- 设计原则:根据实际数据传输需求选择最精简的引脚数,避免不必要的硬件开销。
T113-S3 USB 接口支持与项目应用
Section titled “T113-S3 USB 接口支持与项目应用”- 项目Type-C接口选择:最终采用两个16PIN接口(而非6PIN纯供电)。
- T113-S3 USB规格:支持2个USB 2.0接口。
- USB 0:支持OTG模式(Host/Device双模)。
- Host模式:可连接外部设备,如USB网卡。
参考:查阅T113-S3硬件设计指南USB部分确认IO支持与功能。
USB 0/1 引脚映射
Section titled “USB 0/1 引脚映射”- USB 0 (OTG模式):支持Host模式(连接外部USB设备,如USB网卡)和Device模式(开发板作为USB设备工作)。
- USB 1:仅支持Host模式。
- GPIO复用表:USB 0/1 对应引脚112-114和115。
USB 原理图绘制开始
Section titled “USB 原理图绘制开始”- 元件选型:在立创商城搜索 USB 0 子编号(工程库一致型号),支持其他厂商但建议统一以避结构冲突。
- 工程操作:复制到工程,搜索导入;新建图页管理 USB 部分(如 USB0 页)。
USB Type-C 电路连接
Section titled “USB Type-C 电路连接”- 简单连接:除了电源和地,DP和DN引脚(USB两个数据引脚)连接到T113-S3,分别对应组并分组连接。
- CC引脚配置:CC引脚接5.1kΩ电阻到地。
- CC1/CC2作用:第一个作用作为设备识别。
USB Type-C CC引脚功能与配置
Section titled “USB Type-C CC引脚功能与配置”- CC引脚作用:
- 设备识别:通过检测CC引脚的电平状态,主控芯片可识别连接设备的类型(如从机或主机)。
- 供电请求 (PD协议):若设备需要更高功率供电,CC引脚通过PD协议与充电器进行通信协商。
- 电路配置策略:
- 从机模式 (Device):将 CC1 和 CC2 引脚分别连接一个 5.1kΩ 电阻接地。这向充电器或主机声明该设备为从机,请求其提供 5V 电源。
- 主机模式 (Host):需在 CC 引脚上接上拉电阻至 VBUS,以主动识别并向外部设备供电。
- PD功能:若需支持 PD 快充,CC 引脚必须连接至支持 PD 协议的控制器,而非简单的电阻接地。
USB ESD保护与焊盘连接
Section titled “USB ESD保护与焊盘连接”- ESD管:用于USB保护(之前提及,不赘述)。
- D引脚:连接到T113-S3 USB数据线(DP/DN)。
- EP固定焊盘(四个焊盘):接地处理。
- VBUS引脚(四个引脚):拉出或直接接电源,后续通过口链连接。
USB Type-C 实际连接实践
Section titled “USB Type-C 实际连接实践”- 5V 输入电压:电脑 USB 接口 输出 5V,通过 USB 线 连接 Type-C 口输入到板卡。
- 连接步骤:
- 接完电源与地后,搜索 5.1k 0603 电阻,放置并接地。
- 电阻 外拉定位,连接到 CC1 和 CC2。
- 后续:剩下 DP 引脚处理。
USB 0 数据引脚连接与网络标识
Section titled “USB 0 数据引脚连接与网络标识”- 数据引脚连接:将 Type-C 接口的 DP 和 DN 引脚连接至 T113-S3 芯片对应的 USB0_DP 和 USB0_DN 引脚。
- 网络标签管理:
- 为清晰起见,在原理图中放置网络标签(如
USB0_DP和USB0_DM)。 - 采用复制粘贴的方式快速配置引脚连接,确保网络名称与芯片引脚功能一致。
- 为清晰起见,在原理图中放置网络标签(如
- 原理图复用:利用 EDA 软件的复制功能,将已配置好的网络连接从 USB 接口端引出,并与主控芯片的对应引脚建立逻辑连接,简化重复布线工作。
USB 0 完成与ESD管添加
Section titled “USB 0 完成与ESD管添加”- 位置检查:框图位置完成,检查无问题。
- ESD管添加:复制现有ESD管,放置并接地。
- 连接配置:ESD管连接DP和DN引脚。
过渡:完成USB 0后,绘制USB 1部分,主要用于供电,连接T113-S3 USB 1,支持后续扩展。
双USB电源反向隔离电路
Section titled “双USB电源反向隔离电路”- 供电场景:USB1 用于板卡供电,USB0 连接电脑进行调试。
- 问题:避免 USB1 电源通过 USB0 反向流入电脑,防止损坏。
- 二极管电路方案:
- USB1 电源直接接入板卡。
- USB0 通过二极管供电到板卡。
- 二极管特性:电流单向流动(从 USB0 侧向板卡侧),阻止反向流动。
过渡:补充两个 USB 接口电源管理细节。
USB电源反向保护电路添加
Section titled “USB电源反向保护电路添加”- 标签修改:将USB0供电标识改为V-in-5-4,与原标签区分,确保两个路径正确连接。
- 二极管添加:串联二极管连接到调试口,防止USB1电源通过USB0倒灌回电脑。
- 二极管选型标准:
- 压降越小越好。
- 过流能力 > 系统工作电流(网卡约1-2A,实测验证)。
- 初始选择:选用合适规格的方形封装二极管。
USB电源反向保护电路绘制
Section titled “USB电源反向保护电路绘制”- 二极管放置:选型压降小、过流能力强型号,放置于USB0供电路径右侧。
- 连接配置:二极管左侧接V-in-5V(USB0输入),右侧接5V网络。
- 滤波电容添加:复制现有电容放置二极管后方,确保电源干净。
电路完成:V-in-5V经二极管输出至5V,最终通过POWER稳压电路转换为各路电压。
电源指示灯电路
Section titled “电源指示灯电路”- 功能:接通电后LED亮起,指示板卡通电状态。
- 元件选型:LED 0603(任意颜色),限流电阻。
- 电路连接:
- LED左侧接5V电源,右侧接电阻。
- 电阻另一端接地。
LED 和按键电路添加介绍
Section titled “LED 和按键电路添加介绍”- 添加简单 LED 和 按键 电路(项目中无功能作用)。
- 目的:后续通过 T113-S3 IO 演示控制 LED 及读取按键状态。
LED 与按键电路设计
Section titled “LED 与按键电路设计”- 设计目的:添加 LED 和按键电路,用于后续演示 T113-S3 的 IO 控制与状态读取。
- LED 电路实现(复制上一节电路)**:
- 将 5 的标签 修改为 LED1,对应连接至 BD11 引脚。
- 电路结构:5V电源 → LED 0603 → 限流电阻 → GND。
- 按键电路实现(复制复位电路)**:
- 将 绿色标签 修改为 BTNE,对应连接至 BD10 引脚。
- 确保电路符合 IO 输入逻辑。
LED 与按键电路原理与逻辑
Section titled “LED 与按键电路原理与逻辑”- LED 电路工作原理:
- 当 T113-S3 芯片对应引脚输出高电平时,LED 点亮;输出低电平时,LED 熄灭。
- 电路结构:
芯片引脚→限流电阻→LED→GND。
- 按键电路工作原理:
- 按键未按下时,引脚通过上拉电阻读取到高电平。
- 按键按下后,引脚直接与地连接,读取到低电平。
- 这种设计确保了输入信号状态的明确性,避免了悬空导致的电平不确定。
硬件设计复用技巧
Section titled “硬件设计复用技巧”- 原理图复用:通过复制已验证的电路模块(如复位电路、LED 电路)并修改网络标签(Net Label),可以快速构建新功能电路,减少重复绘制工作。
- 网络标签管理:在连接芯片引脚时,使用清晰的网络标签(如
LED1、BTN1)能够有效管理复杂的引脚映射,确保原理图逻辑清晰。
UART 串口通信电路设计
Section titled “UART 串口通信电路设计”UART 功能规划
Section titled “UART 功能规划”- 双串口用途:
- UART0:用于系统调试(Debug),支持串口打印与日志输出。
- UART3:用于连接外部模块,如蓝牙 Mesh 模块,进行数据通信。
UART 硬件连接逻辑
Section titled “UART 硬件连接逻辑”- 引脚映射:根据芯片手册(Datasheet)的 GPIO 复用功能表,将 UART3 的 TX 和 RX 引脚连接至对应的外设接口。
- 模块集成:将蓝牙 Mesh 模块的串口引脚与 T113-S3 的 UART3 对应连接,实现板卡与无线模块的通信。
串口原理图绘制要点
Section titled “串口原理图绘制要点”- 网络标签(Net Label):通过网络标签清晰标识
UART3_TX和UART3_RX,确保原理图逻辑连接准确。 - 工程复用:利用 EDA 软件的复制功能,快速配置串口引脚的网络连接,减少重复布线,保持原理图整洁。
UART 硬件连接与引脚复用
Section titled “UART 硬件连接与引脚复用”- 引脚功能查询:
- 若需确认哪些 GPIO 支持 UART 功能,需查阅芯片数据手册(Datasheet)中的 GPIO Multiple Function 表。
- 通过查找
Function列,可以确认特定引脚(如PB2和PB3)是否支持 UART(例如UART4)。
- 引脚配置逻辑:
- 以
UART4为例,若要启用该功能,需在原理图中将对应引脚的配置设置为手册中指定的Function编号(例如Function 7)。 - 这种映射关系适用于
UART3、UART4及UART5等多路串口,确保引脚功能与软件驱动配置一致。
- 以
UART IOMUX 配置与项目选型
Section titled “UART IOMUX 配置与项目选型”- 引脚配置灵活性:
- UART功能通过IOMUX(一网件)配置,例如配置至PB6/PB7或PC6/PC7(UART3)。
- 已总结IOMUX IO表格,供设计参考。
- 项目UART3选型:
- 用于调试打印(日志输出)。
- 原因:PCB固版时引脚方便。
- 推荐设计时跟随此路。
- 电路设计:
- 特别简单,仅需添加光阵(晶振)。
光子 USB9T2 模块电路绘制
Section titled “光子 USB9T2 模块电路绘制”- 电路实现:
- 使用USB9T2模块连接光子组件,接到电脑上查看打印输出。
- 复制光子编号,在原理图中放置到4号和5号引脚,对应光子的两个焊盘。
- 设计细节:
- 除了信号连线外,将地线也引出,支持后续与电脑通信。
- 电路绘制简单,利用复制功能快速集成。
USB9T2 调试接口引脚连接
Section titled “USB9T2 调试接口引脚连接”- 3号引脚:接地,作为板卡地线。
- 1号和2号引脚:添加网络标签,连接至板卡UART3(PB6和PB7)。
- PB6:UART3_TS。
- PB7:RX(IS)。
- 连接步骤:引出PB6/PB7,放置对应网络标签并连接。
- 引脚顺序:遵循IS在前、TS在下。
NX02 蓝牙 Mesh 模块连接
Section titled “NX02 蓝牙 Mesh 模块连接”- 模块选型:使用 NX02 蓝牙 Mesh 模块(导包上找的模组)。
- 连接位置:接到 UART3 接口,布线方便置于移角。
- 功能支持:支持 一主多从(表现MASP)工作模式。
- 原理图实现:参照 UART 调试接口方式,将模块 TX/RX 连接至 T113-S3 UART3(PB6/PB7)网络标签,确保供电与地线匹配。
NX02 模块引脚与电路说明
Section titled “NX02 模块引脚与电路说明”- 参数来源:向厂家索取,或从模块页面数据手册查看引脚说明、参数说明。
- 用法特性:支持一主多从模式,包含距离说明。
- 引脚详情:包含尺寸说明、各引脚功能定义。
- 电路图要点:参考模块使用说明图。
- 接线方式:UART通信,仅接TX/RX两根信号线至芯片对应TX/RX,另加电源与地线。
- P06 引脚:上拉引脚,参数详见页面或咨询厂家。
- 低电平行为:P06 低电平时,芯片处于空闲状态。
NX02 模块工作模式与B02/B03引脚连接
Section titled “NX02 模块工作模式与B02/B03引脚连接”- P06 引脚配置:默认接地,使模块进入工作模式(避免休眠模式)。
- B03 引脚(模块 RS 输入):通过绿色线连接至芯片 PS 引脚。
- B02 引脚(模块 TS 输入):连接至芯片 RS 引脚。
- 元件获取:立川搜索 NX02 无原件封装,可下载提供的元件库,或采用其他方法导入。
NX02 元件库导入与放置
Section titled “NX02 元件库导入与放置”- 库文件导入:下载元件库文件,导入嘉立创EDA工程(文件 → 导入 → 选择下载器件)。
- 命名与保存:重命名为NX02,导入器件个人库,点击保存。
- 库管理:在器件个人库中,清空搜索框或搜索NX02,即可找到并使用。
- 放置操作:新建图页,将NX02元件放置到原理图中。
自定义元件绘制
Section titled “自定义元件绘制”- 适用场景:设计电路时,目标元件无现成封装或厂家未提供。
- 绘制方法:
- 参考厂家提供的模组尺寸图。
- 操作步骤:文件 → 新建 → 新建元件。
- 输入元件编号,如 NX02。
- 后续:基于尺寸图绘制元件符号与封装。
符号绘制页面打开与初始设置
Section titled “符号绘制页面打开与初始设置”- 保存与打开:导入库后按下 0-1 保存,自动打开绘制符号页面。
- 绘制依据:跟随厂家提供的资料进行符号绘制。
- 新建图页操作:画一个框 → 更多 → 往下翻更多 → 打开,选择方向适应页面大小(大页面全显示,小页面调整)。
自定义元件矩形绘制与银角添加
Section titled “自定义元件矩形绘制与银角添加”- 矩形绘制:点击三角形图标,向左拉出工具框,绘制矩形作为外框(类似示例样式)。
- 银角符号类型:三种类型——单个、当边、窗边;选用当边类型。
- 银角添加顺序:
- 上方:从1到9,在顺序区从上往下依次添加9个。
- 右侧:从10到18,向上拉添加。
- 美化调整:调整间距大小,使银角布局更美观。
自定义元件引脚命名与检查
Section titled “自定义元件引脚命名与检查”- 引脚调整:10到18引脚往上往外调整,18号引脚确认无误。
- 引脚命名示例:
- 第1个:and。
- 第2个:gnd。
- 第3个:nc(空引脚,未使用)。
- 继续:p08。
- 检查步骤:绘制完成后,播放检查引脚描述,确保无误,对比两侧图纸。
- 确认完成:检查无误后,符号绘制完成。
自定义元件符号美化与封装创建
Section titled “自定义元件符号美化与封装创建”- 符号美化:放置文本(如
nx nx 02)于中间位置。 - 添加矩形修饰,提升美观。
- 完成符号:绘制完毕后保存。
- 新建封装:
- 操作:文件 → 新建封装。
- 命名:输入
NX021(与元件名称一致)。 - 封装内容:绘制 DCB 焊盘。
- 保存:点击保护。
自定义元件封装绘制
Section titled “自定义元件封装绘制”- 封装创建流程:
- 在元件编辑界面,选择 文件 → 新建封装。
- 命名需与元件名称保持一致(如
NX021),点击保存进入封装绘制页面。
- 封装绘制要点:
- 依据厂家提供的模组尺寸图,在 PCB 封装层绘制 焊盘 (Pad)。
- 焊盘布局需严格对应实际模组的引脚间距与物理尺寸,确保后续 PCB 布局时能正确焊接。
- 绘制完成后进行保存,将封装与之前创建的符号进行关联,从而完成一个完整的自定义元件库器件。
模组框绘制与焊盘准备
Section titled “模组框绘制与焊盘准备”- 外框绘制:弹出对话框,选择类型为线条、图层为顶层丝印,点击确定生成模组大小框,后续绘制内容置于框内。
- 焊盘准备:查看焊盘尺寸,宽度0.8,高度估算1.0-1.6(约两倍宽度)。
- 焊盘尺寸建议:实际绘制时画大一点,增强焊接力度(增大焊盘利于焊锡附着)。
- 绘制开始:点击焊盘工具,选择位置开始画第一个焊盘。
自定义元件焊盘尺寸与属性设置
Section titled “自定义元件焊盘尺寸与属性设置”- 形状与图层:圆形形状可选,图层选顶层。
- 尺寸参数:宽度设为0.8mm,因旋转高度为0.8mm。
- 宽度优化:可调至1.2mm或2.0mm,增强强度。
- 放置调整:先放置下来修改属性,逐个添加后摆至对应位置,预览模式优化外观。
自定义封装阵列化绘制技巧
Section titled “自定义封装阵列化绘制技巧”- 手动绘制效率问题:逐个放置焊盘并调整位置效率较低。
- 阵列功能应用:利用嘉立创EDA的阵列工具,可以快速生成符合间距要求的引脚布局,避免繁琐的手动对齐。
- 阵列设置要点:
- 选中已设置好属性的单个焊盘。
- 使用阵列功能,输入引脚数量(如9个)和间距(参考模组尺寸图,如1.27mm)。
- 确保阵列方向与模组引脚排列一致,快速完成单侧引脚布局。
- 封装关联:完成封装绘制后,将封装与之前创建的符号进行关联,确保原理图引脚与PCB焊盘一一对应,完成自定义元件库的闭环。
NX02封装焊盘间距精确调整
Section titled “NX02封装焊盘间距精确调整”- 左边焊盘间距:0.21,使用长度标识符号测量:点击起点 → 向上拉 → 点击终点,或拉线后属性修改为0.21。
- 对齐操作:拖动焊盘排至测量线对齐,放大确认位置。
- 右边焊盘 (10-18):从下往上拉,间距2.1。
NX02封装焊盘精确对齐调整
Section titled “NX02封装焊盘精确对齐调整”- 阵列绘制右边焊盘:设置table数量为9,生成10到18号焊盘。
- 位置调整方法:手动对不准时,使用对齐工具点击起点 → 底部焊盘休息点 → 向右拉出参考线。
- 复制与对齐:选中参考线 + 所有焊盘,拖拽调整至刚好对齐。
- 微调优化:若无完美对齐点,手动稍微调整位置。
封装绘制完成与丝印调整
Section titled “封装绘制完成与丝印调整”- 黄色丝印线处理:中间无黄色线,点击黄色线右击分散为独立线条。
- 线条微调:按住数标组件中间挪动约一个位置(适应线调整)。
符号与封装绑定
Section titled “符号与封装绑定”- 绑定操作:库设计区点击封装,搜索刚绘制的NX021或进入个人库查看。
- 确认尺寸:确保封装尺寸与厂家模组一致,完成绘制与绑定。
NX02 自定义元件保存与原理图放置
Section titled “NX02 自定义元件保存与原理图放置”- 保存流程:点击确定 → 光联 → 按Esc保存,返回原理图页面。
- 个人库放置:在个人库点击NX02 → 放置,右边预览刚绘制的元件 → 点击放置导入新元件。
- 位置优化:保存时提醒未置于画布原点中心,可手动挪动至角线中心位置。
NX02 蓝牙模块原理图放置与基本连接
Section titled “NX02 蓝牙模块原理图放置与基本连接”- 使用建议:优先使用提供的 NX02 元件,避免自绘出错。自绘仅作参考,了解元件绘制。
- 基本连接:
- 第一个引脚:接 3.3V 供电。
- 第二个引脚:接 D。
- 第三个引脚 P06:接 D,使模块正常工作。
- 补充:这边的 0310。
UART0 到 NX02 模块的连接
Section titled “UART0 到 NX02 模块的连接”- 连接映射:模组 RX 连接芯片 UART0(P2=TX, P3=RX)。
- 交叉连接:芯片 P2 (TS/TX) 连接模组 RS (RX);芯片 P3 (RS/RX) 连接模组 TS (TX)。
- 操作步骤:拉出线路,拉长 P3 线进行连接。
- 未用引脚:添加 非连接标识(NC),表示未使用。
MIC模块原理图绘制
Section titled “MIC模块原理图绘制”- 最终原理图效果:下方展示绘制的原理图,包含电容电阻(作用后续解释)。
- D23 S30音频支持(硬件设计文档1.10章节):
- 两路PCN:数字音频接口。
- 一路模拟输出接口:HBR(耳机输出)。
- 三路模拟音频输出接口。
麦克风选型与成本对比
Section titled “麦克风选型与成本对比”- I2S数字麦克风:板卡未采用,因数字麦克风及配套功放价格较高。
- 选型对比(嘉立创商城):
- 数字麦克风:约8元。
- 模拟麦克风:仅约1元,封装友好,易焊接。
MIC 输入电路设计参考
Section titled “MIC 输入电路设计参考”- MIC输入路径:输出只有一个路径,即 HPR。
- 设计参考:
- 参考经典 MIC 电路。
- 官方开发板原理图。
- 第三方板卡(如蒙古派),其原理图也基于官方开发。
- 元器件作用介绍:
- C46 和 C47 电容(作用为…)
MIC 电路元器件作用详解
Section titled “MIC 电路元器件作用详解”- C46 和 C47 电容(100nF):
- 作用:用于电源滤波,滤除输入信号中的直流分量(隔直),仅允许音频交流信号通过。
- 选型原因:100nF 的容值对于 20Hz-20kHz 的音频信号(人声频率范围)具有较低的阻抗,能有效允许该频段的音频信号通过。
- R27 和 R34 电阻:
- 作用:提供 MIC 的偏置电压(Bias Voltage)。
- 调节原理:通过调整这两个电阻的阻值,可以改变 MIC 输出信号的灵敏度,从而优化音频采集效果。
MIC电路中的动态麦克风与C7滤波
Section titled “MIC电路中的动态麦克风与C7滤波”- MIC内部结构:简单理解为动态电容,一极板固定、一极板可动。
- 工作原理:声音越大 → 输入电流越小 → 录音输出电平越低。
- R27/R34作用:调整MIC灵敏度,优化音频采集。
- C7电容(100pF):置于MIC两线路间,抑制地环路高频噪声(如10MHz信号),改善滤波效果。
音频模块原理图创建与EK电阻放置
Section titled “音频模块原理图创建与EK电阻放置”- 新建图页:创建新模块,命名为音频。
- 添加元件:
- 搜索系统库(非个人库),添加鞋键,放置并旋转方向(正上方、负下方调整)。
- 添加系统元件,放置两个,去掉多余。
- EK电阻放置(0603封装):
- 上方两个。
- 下方两个。
- 绘制参考:依据参考图进行电路绘制。
音频电路电容与电阻补充放置
Section titled “音频电路电容与电阻补充放置”- 75Ω电阻(0603封装):两个,放置在上方。
- 10uF电容:复制前面的10uF电容过来。
- 0.1uF电容(即100nF):两个,复制侧边过来,放置到位。
- 100pF电容:一个,放置在中间。
- 元件添加完成:开始串联连接。
音频电源选型与连接
Section titled “音频电源选型与连接”- 电源选择:音频电路(平平电路)使用 AVCC 供电,避免选错。
- 地线选择:使用 HND,采用单点接地。
- 引脚连接:将 NICIN3P(3N)和 3P 引脚线延长,拉长连接到对应位置。
麦克风电路完成连接与音频模块总结
Section titled “麦克风电路完成连接与音频模块总结”- 麦克风电路最终连接:
- M 接到负极段。
- D 接到正极段。
- 电路绘制完成。
- 文档检查:查看文档确认无补充内容。
- 音频电路总结:
- 复杂系统工程:音箱设备可达数十万。
- 简单使用:本项目仅基本应用。
- 深入学习:高要求需系统研究音频知识。
扬声器与功放电路设计
Section titled “扬声器与功放电路设计”扬声器与功放选型核心参数
Section titled “扬声器与功放选型核心参数”- 核心参数:选择喇叭(扬声器)和功放芯片时,必须关注阻抗(Ω)和功率(W)。
- 阻抗匹配:
- 喇叭阻抗越小,驱动电流越大,灵敏度越高,更容易发出声音。
- 功放芯片的输出功率应根据喇叭的额定功率选择,通常功放功率大于喇叭额定功率是可行的。
- 功放功率与音量关系:在额定范围内,功放输出功率越大,喇叭发出的声音响度通常越高。
功放芯片应用实践
Section titled “功放芯片应用实践”- 功放芯片选型:本项目最终选用 1W 的功放芯片,足以驱动普通喇叭并满足音量需求。
- 设计灵活性:在设计阶段可以根据需求更换不同功率的功放芯片进行体验,无需局限于单一型号。
功放芯片选型对比
Section titled “功放芯片选型对比”- 搜索与对比:在元器件搜索时,需根据具体功率需求(如 8Ω 10W 喇叭的驱动需求)进行筛选。
- 选型逻辑:若喇叭额定功率为 10W,功放芯片的功率可以小于 10W,只要在功放的额定工作范围内即可正常工作。
功放芯片类型对比与特点
Section titled “功放芯片类型对比与特点”| 类型 | 工作原理 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|---|
| A类 | 音信号放大到一定程度直接输出,无修饰过滤 | 音质非常清晰 | - |
| B类 | 音频信号分成两部分分别放大后合成输出 | 功率大、效率高 | 容易失真,影响音质 |
| AB类 | 结合A类和B类的优点 | 保证音质,同时提高功率和效率 | - |
| D类 | 音频信号数字化后输出 | 功率大、效率高 | 容易产生失真 |
功放芯片选型与应用
Section titled “功放芯片选型与应用”-
选型参考:本项目最终选用 LM4890S 功放芯片,这是一款 AB类 功放芯片,兼顾了音质与效率。
-
设计资源:
- 芯片原理图设计可直接参考官方提供的应用原理图(Application Circuit)。
- 官方手册中详细描述了每个引脚及外围元件的功能,是绘制原理图的核心依据。
-
原理图绘制步骤:
- 添加芯片:在工程中添加 LM4890S 元件并放置。
- 参考应用图:根据官方手册中的典型电路图进行连线。
- 元件配置:根据手册说明,为每个引脚配置对应的电阻和电容,以确保芯片正常工作并滤除噪声。
LM4890S 功放原理图绘制实践
Section titled “LM4890S 功放原理图绘制实践”- 电路绘制策略:
- 核心依据:直接参考官方手册中的典型应用电路图(Application Circuit)。
- 芯片放置:在原理图中添加 LM4890S 元件,并根据布局调整方向。
- 电路参数调整与优化:
- 反馈电阻(Feedback Resistor):
- 初始设计中使用 68kΩ 电阻,但实测发现音量过大,导致功放芯片发热严重。
- 最终方案调整为 20kΩ 电阻,以平衡音量与发热表现。
- 连接逻辑:
- 将反馈电阻连接到
Vo1引脚,形成闭环反馈回路。 - 将另一端连接至
IN-引脚,确保电路正常工作并滤除噪声。
- 将反馈电阻连接到
- 反馈电阻(Feedback Resistor):
LM4890S 功放电路细节优化
Section titled “LM4890S 功放电路细节优化”- 输入耦合电路设计:
- 在信号输入端(IN)添加一个 0.47μF (0603) 电容作为高通滤波器,用于滤除低频噪声。
- 配合一个 20kΩ 电阻,构成高通滤波网络,确保音频信号纯净。
- 电路绘制实践:
- 从元件库中选取 0.47μF 0603 电容,放置于输入端。
- 确认元件参数后,将其串联接入信号线,实现对音频信号的预处理。
LM4890S 功放旁路电容与电源连接
Section titled “LM4890S 功放旁路电容与电源连接”- 旁路电容(CD)配置:
- 连接到 IMP- 端,作为电源去耦电容,滤除电源纹波。
- IMP另一端(行路引脚)通过 1μF 电容接地。
- VDD电源接入:
- 使用 5V 供电。
- 标注电源符号(D)。
扬声器输出滤波与连接器设计
Section titled “扬声器输出滤波与连接器设计”- 输出滤波电容:
- 添加10μF电容作为滤波,可加1-2个。
- 扬声器连接器:
- 选型:1.25P光子,2针直插,1.25四寸2P类型(匹配最终扬声器)。
- Y1/Y2焊盘连接光子引脚。
- 光子两针外壳和焊盘直接接地。
- 操作:从库存添加元件,放置并连接。
LM4890S 芯片工作状态控制
Section titled “LM4890S 芯片工作状态控制”- SHDN 引脚功能:
- 该引脚用于控制功放芯片的工作状态(正常工作或关断/休眠)。
- 实际应用中,将此引脚连接至主控芯片(如 T113)的 GPIO 引脚,通过软件逻辑实现对功放电源的开关控制。
- 原理图实现:
- 在原理图中添加
PA_SHDN网络标签,将其连接至 LM4890S 的SHDN引脚。 - 在主控芯片侧(T113)选择任意空闲的 GPIO 引脚(如
PB2)进行连接,确保可以通过软件拉高或拉低电平来控制功放的启停。
- 在原理图中添加
功放SHDN电源控制电路
Section titled “功放SHDN电源控制电路”- SHDN引脚控制逻辑:
- 高电平:芯片正常工作。
- 低电平:芯片停止工作。
- 上电防暴音设计:
- 上电瞬间需保持低电平,避免产生pop暴音。
- 添加10kΩ下拉电阻,确保上电低电平。
- 系统正常工作后,通过主控拉高电平启用芯片。
- 电路实现:复制10kΩ电阻放置于SHDN引脚。
音频输出通道配置与单声道适配
Section titled “音频输出通道配置与单声道适配”-
单声道适配策略:
- 由于芯片为单声道(Mono)设计,而音频输出引脚包含左右声道(HPOUTL/HPOUTR),需将未使用的声道接地处理。
- 将右声道(HPOUTR)信号引出,作为最终音频输出信号。
-
原理图绘制步骤:
- 引脚处理:将
HPOUTL引脚直接连接至地(GND)。 - 信号引出:从
HPOUTR引脚引出信号,并添加网络标签HPOUTR。 - 模块复用:将
HPOUTR网络标签复制并连接至功放电路的输入端,实现音频信号的传输。
- 引脚处理:将
-
反馈引脚处理:
HPOUTFB为反馈引脚,需确保其在原理图中正确连接,以维持芯片内部反馈回路的完整性。
音频电路NF接地与滤波配置
Section titled “音频电路NF接地与滤波配置”- NF引脚处理:直接接100nF电容到地(GND)。
- 可选低通滤波器(推荐添加,提升音频输出质量,滤除高频噪声):
- 元件:C135 + R135构成低通滤波。
- 备选配置:100nF电容 + 22Ω电阻接地。
- 应用建议:调试音频时若有振荡,跟随此电路添加;不加也可,但效果稍差。
音频电路ESD保护设计
Section titled “音频电路ESD保护设计”- ESD保护器件应用:在音频输出信号路径上添加ESD保护管,以防止静电损坏电路。
- 设计灵活性:由于ESD管封装较小,若焊接难度大,在非严苛环境下也可选择不焊接,电路仍能正常工作。
- 操作实施:从元件库中调用ESD管元件,将其并联接入音频信号线与地之间,确保静电泄放路径畅通。
WiFi 模块设计选择 RTL 理由
Section titled “WiFi 模块设计选择 RTL 理由”- 同类产品用得多,资料好找。
- Linux 内核含
RTL8723芯片源码。 - 原厂适配过此芯片,少走弯路。
RTL8723DS 模块特点
Section titled “RTL8723DS 模块特点”- 支持 WiFi 和蓝牙。
- WiFi 使用
SDIO接口,蓝牙使用UART。
音频编解码模组选型经验
Section titled “音频编解码模组选型经验”- 选型策略(小公司/个人适用):
- 大企业有量产可获原厂一对一服务。
- 小团队难直接联系原厂/代理,先参考同类型热门产品的芯片/模组,实现功能。
- 后续量产再优化更换,更方便。
- 本项目最终选型:
- R7L8723DS模组。
- 核心芯片:则月利 R723DS。
- 模组厂商集成芯片及外围电路。
WiFi蓝牙模组引脚说明
Section titled “WiFi蓝牙模组引脚说明”- 模组特性:支持WiFi(SDIO接口)和蓝牙(UART接口)。
- 项目连接策略:当前产品未使用蓝牙功能,但将UART接口连接至T113-S3,便于后续软件扩展。
- 引脚说明(厂商规格书参考):
- 引脚数量较多,包括电源引脚、功耗引脚、WiFi部分引脚、蓝牙天线部分引脚、蓝牙音频低功耗部分引脚。
- 建议导入规格书中的引脚功能图表,作为原理图绘制的参考。
RTL8723DS 具体引脚功能
Section titled “RTL8723DS 具体引脚功能”- 1号引脚:A&D,直接接地。
- 2号引脚:BT天线(蓝牙天线),连接2.4GHz陶瓷天线。
- 陶瓷天线体积小,适合空间受限产品,虽稍贵但实用。
- 其他未用模块引脚接地处理。
RTL8723DS 模块低功耗引脚与电源
Section titled “RTL8723DS 模块低功耗引脚与电源”- NC引脚处理(第3/1/4/4/5号引脚):
- 无功能控制引脚,可悬空。
- 低功耗唤醒引脚(第6号):
- HOST VRBT:连接T113 IO,用于T113唤醒蓝牙(低功耗场景)。
- BTWASA HOST:蓝牙唤醒T113(如T113低功耗时接收蓝牙信息唤醒主芯片)。
- 墙面项目当前未使用,这两个引脚不接。
- VVAT-IN:模组电源输入,连接3.3V(模组为3.3V低功耗供电)。
RTL8723DS WL_DIS & WL_HOST_WAKE 配置
Section titled “RTL8723DS WL_DIS & WL_HOST_WAKE 配置”- 12号引脚 (WL_DIS):WiFi死能(disable)引脚。接上拉电阻,确保模组上电进入死能状态。
- WL_HOST_WAKE:WiFi唤醒主控引脚。可接T113-S3 GPIO,WiFi收数据时唤醒主设备。本项目未用低功耗模式,直接接上拉电阻。
- SDIO引脚 (DAT0~DAT3、SDCMD、SDCLK):WiFi SDIO接口,用于数据通信。
RTL8723DS 模组 SDIO 接口详解
Section titled “RTL8723DS 模组 SDIO 接口详解”- SDIO 接口组成:
- DATA0-DATA3:用于 WiFi 数据传输的 4 位数据线。
- CLK:WiFi SDIO 时钟线。
- CMD:WiFi SDIO 命令线。
- 设计要点:
- 该模组遵循标准 SDIO 协议,后续原理图设计需将这些引脚直接连接至 T113-S3 对应的 SDIO 接口。
- 只要主控芯片支持 SDIO 模组,即可通过此接口进行通信。
RTL8723DS 后续引脚配置 (31-44号)
Section titled “RTL8723DS 后续引脚配置 (31-44号)”- 上游电话模式引脚:未用,接上拉电路固定高电平,避免悬空干扰。
- PCN (蓝牙音频接口):项目未用,可悬空。
- 31# HND:接地。
- 32# NC:悬空。
- 33# HND:接地。
- 34# BT (狼牙DISABLE,死能引脚):接SARLA死能卡。
- 36# HND:接地。
- 37-40# NC:全悬空。
- 41-44# 狼牙创口 (UART):通过创口连接。
带流控UART模块引脚说明
Section titled “带流控UART模块引脚说明”- 外围引脚描述:
- TXD out:模组TX输出(对应ITout)。
- RX in:模组RX输入(对应Bin/RS)。
- RTS/CTS:流控引脚,支持硬件流控。
- 应用:连接至支持流控的UART模块。
UART模块原理图绘制开始
Section titled “UART模块原理图绘制开始”- 打开工程,进入net模块(网络模块)。
- 从元件库拖入UART元件(编号1),放置到原理图中。
- 点击确认开始连接。
RTL8723DS 前3引脚具体连接
Section titled “RTL8723DS 前3引脚具体连接”- 1号引脚 (A/D):接地。
- 3号引脚 (A/D):接地。
- 2号引脚 (BT天线):连接2.4GHz陶瓷天线。
- 天线一端接地。
- 另一端悬空。
RTL8723DS 模组后续引脚连接
Section titled “RTL8723DS 模组后续引脚连接”- 未用引脚处理:标记NC(非连接)标识,包括定空话模式引脚和8号引脚。
- 9号引脚 (VBAT):连接3V3电源供电。
- 电源命名优化:添加短接符,引入WiFiVCC专用电源标签,统一模组所有电源连接,便于区分通用3V3与WiFi电源。
RTL8723DS 引脚10-12配置
Section titled “RTL8723DS 引脚10-12配置”- 警告处理:使用电源符号短接创建设计,查看电源路径清晰(3V3也可),警告无影响。
- 10-11号引脚:NC,悬空。
- 12号引脚(使能):接10k上拉电阻到VCC。
- 参考电路用排阻(体积小、焊接方便)。
- 排阻型号:搜索确认中。
RTL8723DS SDIO 上拉电阻排组设计
Section titled “RTL8723DS SDIO 上拉电阻排组设计”- 排组选型与放置:使用10kΩ上拉电阻排组(4脚并联型),方便后续PCB布线。
- SDIO引脚覆盖:两排排组对应8个SDIO引脚(1~8号),全部添加上拉。
- 上拉供电:统一连接3.3V电源。
- 地连接完成:模组银角(GND)接完。
- 后续连接:SDIO部分地线接到T113-S3芯片端。
RTL8723DS 模组后续引脚连接细节
Section titled “RTL8723DS 模组后续引脚连接细节”- SDIO标签命名:使用WirelandSDIO标签,复制到B2等其他引脚。
- A/D引脚:连接GND。
- NC处理:所有NC引脚添加非连接标识,不实际连接。
- PCN引脚:项目未用蓝牙音频,添加非连接标识。
- VDDIO引脚:连接3.3V电源。
- SUSCLK引脚:低功耗模式的时钟输入。
RTL8723DS 10k上拉与NC接口配置
Section titled “RTL8723DS 10k上拉与NC接口配置”- 10k上拉电阻应用:特定引脚接10k上拉至电源,避免悬空状态误将外界信号当作有效输入。
- 复制连接技巧:可从参考图复制上拉电路,提高绘制效率。
- NC接口处理:确认该接口为NC(无连接),添加非连接标识(No Connect)。
- 符号封装通用性:设计适应RTL8723系列(DS/BS版本),封装与符号可共用。
RTL8723DS 模组引脚修正
Section titled “RTL8723DS 模组引脚修正”- VBATN 引脚:NC,添加非连接标识。
- AGND 引脚:接地(GND)。
- 41号引脚:UART RTS引脚,右键修改器件命名至UART RTS。
RTL8723DS SDIO 接口连接到 T113-S3
Section titled “RTL8723DS SDIO 接口连接到 T113-S3”- SDIO部分连接:接到T113-S3 PG0~PG5引脚。
- UART部分连接:接到T113-S3 PG6~PG9引脚。
- SDC接口映射(参考文档4.4节):
- SDC0:用于SD卡。
- SDC1:用于SDIO。
- SDC2:用于eMMC。
- 设计要点:不同外设连接对应不同SDC通道。
WiFi蓝牙模组 IO 口具体分配
Section titled “WiFi蓝牙模组 IO 口具体分配”- WiFi模组:连接T113-S3 PG0~PG5 IO口。
- 蓝牙部分:可连接其他IO,但为方便设计时分组至PG6~PG9(对应UART1接口)。
- 设计逻辑:芯片设计将WiFi与蓝牙部分相邻放置,便于统一连接。
- 后续步骤:返回原理图,连接这些接口。
RTL8723DS UART流控与T113 IO连接
Section titled “RTL8723DS UART流控与T113 IO连接”- UART流控引脚连接:
- 41号引脚命名UART RTS。
- RTS接CTS,CTS接RTS(交叉连接)。
- 实现一边控制、一边接收的硬件流控逻辑。
- 连接T113 IO:
- 处理完流控后,将引脚拉线,参考接线图逐个连接到T113 IO。
- 未用GPIO打非连接标识(NC)。
- 蓝牙部分连接:
- 左侧蓝牙窗口,逐个拉出引脚。
- 第一个TS引脚,复制放置连接。
RTL8723DS WiFi电源优化与SDIO信号电阻
Section titled “RTL8723DS WiFi电源优化与SDIO信号电阻”- 未用引脚处理:剩余两个未用引脚添加非连接标识(NC)。
- WiFi电源优化:电源部分添加绿波电容,使电源更干净。
- SDIO CLK信号处理:添加33Ω电阻,避免高频CLK信号反射。
- 文档参考:上方示意图显示33Ω电阻位置,直接添加至对应位置。
LCD与触摸屏原理图设计概述
Section titled “LCD与触摸屏原理图设计概述”- 三部分原理图:LCD接口、TP接口、LCD背光电路。
支持接口类型
Section titled “支持接口类型”- PF3S3/T113-S3 支持多种屏幕接口(如RGB、LVD…)。
- 参考:硬件的设计指南 1.8 章节。
项目屏幕型号与接口细节
Section titled “项目屏幕型号与接口细节”- 两种型号:不带TP的只有一个屏幕排线;带TP的多一个小的TP排线。
- 项目选用:带TP的右边款。
- 屏幕排线:30-pin排线,用于显示。
屏幕规格与FPC连接器选型
Section titled “屏幕规格与FPC连接器选型”- 屏幕排线规格:30-pin,间距0.5mm,直接决定板卡端子间距规范。
- FPC连接器选型:嘉立创商城搜索**“30屏的0.5mmfpc”,选fpcok**型号,用于板卡与屏幕连接。
- TP排线:独立的小型排线。
- 资料获取:向供应商索取对应屏幕引脚说明资料。
屏幕FPC连接器最终选型
Section titled “屏幕FPC连接器最终选型”- 规格:FPC 6PIN 0.5AM端子。
- 触点类型:上阶或下阶(触点在上方或下方),原理图设计时详述。
- 参考资料:厂家产品规格书 + 屏幕驱动芯片手册,核对描述一致性。
- 规格书检查:查看屏幕三次屏的营销含义,1-2-3号营销为背光营销。
屏幕背光与供电原理
Section titled “屏幕背光与供电原理”- 背光控制逻辑:
- 屏幕背光通常由LED驱动电路控制,通过MIPI接口传输指令和图像数据。
- 核心流程:主控发送指令 -> 点亮背光(LED灯) -> 显示图像。
- LED背光引脚定义:
- LEDA:背光阳极(Anode)。
- LEDK:背光阴极(Cathode)。
- 需注意LED背光具有正负极性,连接时需严格区分。
- 屏幕供电引脚:
- VCI:系统供电,典型电压 2.8V。
- IOVCC:接口供电,典型电压 1.8V。
- 确保供电电压符合规格书要求,以保证屏幕逻辑电路正常工作。
屏幕复位 TE PWM 引脚设计
Section titled “屏幕复位 TE PWM 引脚设计”- 供电选择:接3.3V(而非1.8V),方便板卡设计。
- 复位引脚 (RESET):屏幕驱动芯片复位信号,低电平有效。默认拉高即可,也可接T113控制。
- TE引脚:屏幕驱动芯片状态引脚,本设计未使用,直接悬空。
- PWM引脚:列出但未使用,通过LED背光调节亮度。
MIPI DSI 接口引脚与差分信号
Section titled “MIPI DSI 接口引脚与差分信号”- 标准MIPI DSI引脚:D0P/D0N、D3P/D3N、CLKP/CLKN。
- 前者发送数据,后者为时钟信号。
- 差分信号 (P/N):抗干扰能力强(如之前HPM32的485课程介绍)。
- 接口优势:抗干扰能力更强。
MIPI DSI 接口特性与优势
Section titled “MIPI DSI 接口特性与优势”- 接口组成:包含数据通道(Data Lane,如 D0P/D0N 到 D3P/D3N)和时钟通道(Clock Lane,CLKP/CLKN)。
- 差分信号传输:采用 P/N 差分信号,具备极强的抗干扰能力,确保高速显示数据传输的稳定性。
- 工作模式:
- 高速模式:用于传输图像数据,支持多 Lane 配置(如 4 Lane),带宽可达 1.5Gbps/Lane。
- 低功耗模式 (LP):在待机或低数据量场景下使用,对电池供电的移动设备至关重要。
- 应用广泛性:因其高带宽、低功耗及抗干扰特性,成为现代智能手机及平板设备屏幕接口的主流选择。
MIPI DSI 接口 Lane 配置与应用
Section titled “MIPI DSI 接口 Lane 配置与应用”- Lane 数量灵活配置:虽然标准 MIPI DSI 支持多达 4 Data Lane (D0P/D0N 到 D3P/D3N),但实际应用中 Lane 的数量取决于屏幕尺寸与分辨率。
- 小尺寸屏幕:如 3 英寸或 4 英寸屏,通常仅需 1 Lane 或 2 Lane 即可满足带宽需求。
- 设计灵活性:Lane 的具体使用数量由屏幕厂商的设计决定,设计时需参考具体屏幕规格书。
TP 触摸屏接口设计
Section titled “TP 触摸屏接口设计”- 接口规范:项目选用 6-pin、0.5mm 间距的 FPC 连接器。
- 信号功能:
- INT (Interrupt):触摸中断信号,当手指触控屏幕时触发,通知主控读取坐标数据。
- SDA/SCL:标准的 I2C 通信引脚,用于主控与触摸芯片之间的数据传输。
- RST:复位引脚,用于初始化触摸芯片。
- VDD/GND:电源与地线。
- 设计要点:TP 接口通常采用 I2C 协议,设计时需确保 SDA/SCL 引脚连接正确,并预留中断引脚以实现高效的事件响应。
TP 接口引脚上拉与复位设计
Section titled “TP 接口引脚上拉与复位设计”- RST引脚:低电平有效复位,默认直接拉高即可。
- 上拉电阻配置:INT、SDA、SCL、RST 四个引脚均接10k上拉电阻拉高。
- I2C接口默认需上拉。
- INT中断引脚也加10k上拉。
TP连接器选型与原理图绘制
Section titled “TP连接器选型与原理图绘制”- 连接器规格:30Pin 0.5mm下接(bottom-contact)FPC连接器。
- 选型原因:匹配屏幕排线实际连接方向(屏幕线从下方接入)。
- 绘制准备:搜索嘉立创库“30Pin 0.5mm下接桩子”,用于屏幕排线连接。
屏幕与TP原理图工程实现
Section titled “屏幕与TP原理图工程实现”- 工程创建:在现有工程中新建名为
display的原理图页,用于存放屏幕与触摸屏电路。 - 器件放置:将选定的 30-pin FPC 连接器放置到原理图中,作为屏幕信号的物理接口。
- 网络连接:依据屏幕规格书定义的引脚功能,将连接器的引脚与 T113-S3 的对应接口网络进行映射连接。
- 设计思路:通过将屏幕接口与触摸屏接口模块化绘制,确保原理图清晰易读,便于后续 PCB 布局时进行信号完整性处理。
屏幕FPC连接器引脚反转映射
Section titled “屏幕FPC连接器引脚反转映射”- 线序规则:板卡1号引脚对应屏幕30号引脚,30号对1号,线序完全反转。
- 30号引脚:NC,放置背光连接标识。
- 背光引脚拉出:参考规格书,30到25号引脚统一放置1到6、4、3号背光标识。
- 绘制注意:原理图需严格按反转线序连接,确保板卡与屏幕排线匹配。
RTL8723DS MIPI DSI 引脚接地与连接
Section titled “RTL8723DS MIPI DSI 引脚接地与连接”- 32/31号引脚:RTL8723DS焊盘引脚,直接接地。
- 24/7号引脚:Power GND,接地。
- 8/9号引脚:D3n/D3p,拉出连接到 T113。
- MIPI DSI 接口:全部接口引出,后续接T113;可快速挂接或复制常考原理图。
屏幕背光与电源滤波连接
Section titled “屏幕背光与电源滤波连接”- 背光引脚拉出:首尾引脚为LEDK和LEDA,预留专用背光接口以优化显示效果。
- FPC软排线处理:屏幕部分软排线全部引出。
- 电源滤波设计:模块上加3.3V电流滤波,将电流扣住连接至3.3V。
- LCDVCC连接:参考规格书,用统结符连接3.3V与LCDVCC,网络标识更清晰,电容置于VCC中。
LCD引脚连接T113-S3与PTSI接口
Section titled “LCD引脚连接T113-S3与PTSI接口”- LCD接口完成:屏幕接口部分绘制完毕。
- 连接步骤:打开新芯片手册,查看第4章4.3节 PTSI接口部分。
- PTSI特性:该接口已绑定(绑定的)。
MIPI DSI PD0-PD9 引脚分配
Section titled “MIPI DSI PD0-PD9 引脚分配”- PD0-PD9引脚:固定为MIPI DSI接口,用于当前屏幕连接。
- 其他屏幕适配:LVDS屏幕参考LVDSB引脚;RGB屏幕类似参考对应组。
- 原理图操作:在P123工程中定位PD0-PD9,拉出这些引脚。
LCD TE 和 IST 引脚连接
Section titled “LCD TE 和 IST 引脚连接”- TE 和 IST 引脚连接:芯片预留对应引脚,IST 接 T20 的 T1 引脚 和 21。
- TP 连接器选型:使用 6PIN 0.5mm 上级光子连接器,因屏幕规格要求上级配置。
触摸屏接口与连接器选型
Section titled “触摸屏接口与连接器选型”- 接口定义:TP(触摸屏)部分使用 6PIN 0.5mm 上接式 FPC 连接器。
- 选型依据:基于屏幕排线结构设计,需采用上接式以匹配安装方向。
- 引脚功能与逻辑:
- INT:触摸中断信号,手指按下时电平发生变化,用于触发芯片读取操作。
- SDA/SCL:标准的 I2C 通信接口,用于传输触摸数据。
- RST:复位信号,采用低电平复位策略。
- 电路配置:
- 上拉电阻:I2C 接口(SDA/SCL)及 INT 中断引脚均需配置外部上拉电阻,以确保信号稳定性。
- 复位控制:正常工作时 RST 引脚保持高电平,需要复位时拉低。
触摸屏连接器引脚定义与上拉配置
Section titled “触摸屏连接器引脚定义与上拉配置”- 引脚映射:
- 1号:D。
- 2号:TP INT(触摸中断)。
- 3号:TP SDA(I2C 数据)。
- 4号:IFMC SCR(可能是 SCL,I2C 时钟)。
- 5号:TP RST(复位信号)。
- 6号:VCC(3.3V 供电)。
- 连接操作:参考排线顺序,拉出所有引脚并连接到T113-S3 芯片。
- 上拉配置:为 IFMC 引脚 和 复位引脚 添加上拉电阻,提供默认高电平,确保正常工作。
- 使用电阻组(而非 4 个单独电阻,可选方案)。
TP部分原理图完成与T2连接
Section titled “TP部分原理图完成与T2连接”- 电阻阵列优化:采用WiFi模块同款电阻阵列(10kΩ),节省PCB布板空间。
- 上拉配置:一端接3.3V,另一端上拉四根信号线(INT、SDA、SCL、RST)。
- 信号复制:Copy 四根线至T2接口位置。
- T2接口连接:将TP四根信号接到T113-S3的T2,查阅手册确认支持I2C的TWI引脚(银浆)。
- TP绘制完成:原理图部分结束,准备后续连接。
TP TWI1 引脚连接 (P10/P11)
Section titled “TP TWI1 引脚连接 (P10/P11)”- TWI选项:芯片有TWI0 (SDA/SEL) 和 E1 (SCK/SEL),选择 TWI1: P10 (SCK/SEL), P11 (SDA),位于主芯片侧。
- 连接开始:P11 → TP SDA;P10 → TP SEL (SCL)。
- INT/复位:接45号引脚(支持IO,也可67),为方便选择45,逐个添加。
背光电路设计
Section titled “背光电路设计”- TP部分完成:TP IST 接 24,TP INT 连接后,触摸屏原理图结束。
- 背光引脚未连接:显示屏背光部分需补充设计。
- 背光电路特点:1串或多串LED驱动,串数依屏幕大小而定。
- 本屏配置:两串LED,规格书有示意图(图模糊,建议下载手册本地查看)。
背光LED结构与驱动要求
Section titled “背光LED结构与驱动要求”- LED串联结构:两串LED,每串4个LED。
- 连接方式:LEDA接阳极,K接阴极。
- 驱动芯片选型要点:
- 支持PWM调光。
- 电流可调,规格书建议**<40mA**,避免影响寿命。
LED 背光驱动电路设计
Section titled “LED 背光驱动电路设计”- 驱动芯片选型标准:
- PWM 调光支持:必须支持通过 PWM 信号调节背光亮度。
- 电流可调性:驱动电流需可控,以防止过大电流影响 LED 寿命。
- 芯片应用与计算(NT9201):
- 输出电流由外部 RCS 电阻决定,调整电阻阻值即可控制电流。
- 计算公式:参考芯片手册 ILED 公式。
- 示例:输出 20mA 电流时,选择 20Ω RCS 电阻。
- 电路实现逻辑:
- 通过调节 RCS 电阻,精确控制 LED 驱动电流,实现硬件级亮度调节。
- 利用电流反馈机制,确保背光稳定工作。
参考背光驱动电路电容与电感设计
Section titled “参考背光驱动电路电容与电感设计”- 输入输出电容:严格参考参考原理图选型,确保电路稳定性。
- 输出电容耐压选型:选择30V以上耐压值,避免使用3V或5V低耐压电容,提升裕度。
- 电感选型:推荐10mH电感(参考范围14.7-22mH),负载电流小时可灵活调整。
背光电源与使能电路设计
Section titled “背光电源与使能电路设计”- 电源稳定性测试:实测时检查电源是否偏弱或不稳定,若有则选更大电感档位。
- 续流二极管选型:LMVR240,耐压30V以上、电流500mA以上,用于续流。
- EN/PWM使能引脚:接10K下拉电阻接地,上电前系统未启动时背光不亮,避免鬼影现象。
NT901背光驱动电路原理图实现
Section titled “NT901背光驱动电路原理图实现”- RCS电阻修正:使用10Ω电阻实现20mA输出电流(此前描述有误)。
- LED连接:驱动输出端接LEDA(阳极),下方接LEDK(阴极),电流从LEDA流向LEDK。
- 电路集成:
- 添加NT901芯片至原理图。
- 补充输入电容与输出电容(选型参考规格,确保稳定性)。
输出端电感选型与配置
Section titled “输出端电感选型与配置”- 搜索与选型:在立方搜索1m0.0603规格,选择50V耐压版本置于输出端。
- 型号复用:输出端使用同一型号,减少物料种类。
- 尺寸优先:选小尺寸电感,便于PCB布板。
- 示例:避免4mH等体积大选项,布板困难。
背光输出端电感、二极管与电阻放置
Section titled “背光输出端电感、二极管与电阻放置”- 输出端电感:无正负极,直接放置(规格1m0 0603 50V)。
- 续流二极管:选LMVR240型号(耐压30V以上、电流500mA以上),可复用电源章节同款二极管,复制放置于输出端。
- RCS电阻:10Ω 0603,选1%精度(10Ω一般即为高精度)直接放置。
LCD背光PWM引脚分配
Section titled “LCD背光PWM引脚分配”- 电源输入:使用5V供电。
- 输出连接:ADA和ADK接到屏幕背光。
- PWM控制:LCD PWM引脚连接PD22(芯片手册确认支持PWM功能),便于芯片控制背光亮度。
原理图检查与 DRC 验证
Section titled “原理图检查与 DRC 验证”- DRC 检查流程:
- 在 EDA 软件下方找到 DRC 选项卡。
- 点击 检查 DRC,系统会自动扫描原理图并列出警告或错误信息。
- 问题排查逻辑:
- 针对扫描出的警告,需逐一核对原理图连接是否正确。
- 示例:若提示 LCD_CLKN 网络存在异常,需检查该引脚是否误接为单网络或存在连接错误。
原理图检查与修正实践
Section titled “原理图检查与修正实践”- 单网络检查:
- 检查原理图中的网络标签(Net Label)是否正确闭合,避免悬空或未连接导致的 DRC 报错。
- 针对复杂接口(如 MIPI 或 LCD 信号线),需确保引脚定义与芯片手册完全一致,防止引脚映射错误。
MIPP命名与短接警告处理
Section titled “MIPP命名与短接警告处理”- MIPP命名警告:屏幕端连接前注意命名,修复后清空检查。
- 短接警告处理:
- 点击查看确认是否真短接。
- 故意短接电源网络,便于清晰查看电池或变压器供电方式。
- 可排除(副列/负累)警告,因系主动设置。
- 备选:设计规则中调整。
DRC 警告忽略策略 (连接与悬空引脚)
Section titled “DRC 警告忽略策略 (连接与悬空引脚)”- 主动连接警告:保持为提醒(不改),因系主动连接。
- 原件属性/供应商编号不匹配:不影响(立成S3会更新),检查工程时忽略;贴片时选对芯片(如T113)。
- 引脚悬空警告:逐个检查,主要T113未用引脚(如SD卡),本设计未用 → 忽略。
原理图未用引脚处理与美化
Section titled “原理图未用引脚处理与美化”- 未用引脚NC处理:未连接引脚(如时钟输出)添加非连接(NC)表示。
- DRC检查确认:添加NC后清空检查,忽略剩余警告,确认无其他错误。
- 原理图美化:
- 调整模块位置,使布局更美观。
- 为模块(如核心模块T113-S3)添加矩形框标示边界。
原理图文本注释与工程整理
Section titled “原理图文本注释与工程整理”- 原理图文本添加:
- 在工程中添加必要的文本说明(如“T113-S3”),用于标识模块功能及关键参数,提升原理图的可读性。
- 文本属性设置:可调整字体大小(如设置为0.5英寸)和样式(加粗、斜体等),确保在打印或查看时清晰可见。
- 工程模块化整理:
- 将各个功能模块(如电源、音频、屏幕等)进行位置摆放优化,使整体布局更整洁。
- 通过添加矩形边框对模块进行物理分区,明确各部分功能边界,方便后续维护与工程复用。
- 最终工程交付准备:
- 工程的规范性直接影响最终开发效果,即使某些DRC警告(如主动连接或未用引脚)被忽略,也需确保核心逻辑(如电源、信号完整性)已通过人工核对。
- 保持工程文件的整洁与文档化,有助于后续PCB布板阶段的快速导航与调试。
Linux板卡PCB设计特殊注意点
Section titled “Linux板卡PCB设计特殊注意点”- 与低速单片机板卡区别:
- 低速板:无高速信号,IO少,走线随意,只要连接上即可跑。
- Linux板:有高速信号(如SDIO、显示屏、USB),走线需特别注意。
- 新概念预告:阻抗匹配、差分走线、等长走线、三刀六原则、连程设计等(初看可能懵)。
PCB走线流程步骤
Section titled “PCB走线流程步骤”-
布线挑战:PCB布线耗时,需要不停调整修改。板卡体积小、元件多、线多,无法像简单板卡逐根连线。
-
教学思路:先了解流程步骤,每步做什么。
-
流程步骤:
- 方案设计。
- 元件摆放。
- 叠层设计。
- 阻抗规则设计。
- 走线宽度与设计要求,最后开始走线。
PCB布线检查与模块布线指南
Section titled “PCB布线检查与模块布线指南”- 布线后检查步骤:走完所有线后,了解具体检查流程,每步做什么。
- 结合芯片硬件设计指南:讲解各模块布线注意点,重点高速模块(SDIO、MIPI屏幕、音频电路)的设计要点。
- 简单模块处理:按键、LED灯等快速布线。
- 核心模块走线规则:
- 阻抗匹配:信号传输匹配。
- 差分走线:等距走线。
- 等长走线:并行信号同步。
- 逐个模块讲解具体走线方法。
PCB设计这一步总结:从检查到模块优化,形成完整布线闭环。
PCB板框设计
Section titled “PCB板框设计”- 设计起点:PCB板框设计是PCB设计的首要步骤,板卡尺寸直接受限于最终的结构设计。
- 结构关联性:
- 屏幕位于前方,外壳包裹,后方设有支撑架。
- 结构限制决定了板卡物理空间,本项目的最终尺寸为 38mm x 75mm。
- 设计思路:
- 明确最终结构与外壳布局,确保PCB尺寸与结构件完全匹配,避免后期装配冲突。
智慧屏PCB板框设计细节
Section titled “智慧屏PCB板框设计细节”- 尺寸确定原则:
- 最终PCB尺寸定为 38mm x 75mm。
- 尺寸受限于外壳结构、屏幕安装位置及后方支撑架,需确保PCB与结构件完全匹配以避免装配冲突。
- 美观与结构优化:
- 若PCB尺寸刚好贴合结构边缘,可使外壳边框更窄,提升整体展示效果。
- 圆角设计:
- 为增加板卡美观度,在PCB的四个角设计 2.54mm 的圆角。
EDA原理图转PCB操作
Section titled “EDA原理图转PCB操作”- 转换流程:
- 在工程界面点击“转换原理图到PCB”按钮,系统会自动将所有已添加的元器件导入PCB编辑环境。
- 导入后,所有元件将按照原理图中的逻辑关系准备就绪,等待后续布局与布线。
PCB板框绘制步骤
Section titled “PCB板框绘制步骤”- 元器件挪位:将导入的元器件整体挪到板框区域旁边,为绘制腾出空间。
- 板框工具调用:点击顶部工具栏板框按键。
- 绘制起始:返回PCB中心点开始画框。
- 单位调整:右键修改单位为mm。
- 尺寸设定:宽度75mm,高度38mm。
- 圆角处理:按推幅键切角,实现圆角效果。
PCB板框最终调整与3D验证
Section titled “PCB板框最终调整与3D验证”- 板框位置对齐:将板框挪动,使其左下角对齐TCP中心点。
- 圆角添加:选中板框,右键 → 添加 → 添加圆角,设置半径2.54mm(可灵活微调,如2.55mm)。
- 3D预览:切换至3D视图,检查最终板框外观效果。
辅助线绘制与结构匹配
Section titled “辅助线绘制与结构匹配”- 辅助线的作用:在PCB设计中绘制辅助线,用于标记Type-C接口、按键及屏幕端子的精确位置。
- 结构匹配原则:
- 若直接使用课程提供的外壳,必须严格按照设计的辅助线位置进行元器件布局。
- 这种方式能确保接口(如Type-C)与外壳开孔完美对齐,实现结构与电路的深度集成。
- 自定义设计灵活性:如果选择不使用该外壳,则无需受此辅助线限制,可根据个人需求自由布局。
辅助线绘制实践
Section titled “辅助线绘制实践”- 参考图源:利用现有的PCB布局图作为参考,在工程中绘制对应的辅助线。
- 设计思路:通过这些线段明确外壳内部的物理边界和功能区域,作为后续PCB布局的“导航图”。
PCB板框辅助线测量与绘制
Section titled “PCB板框辅助线测量与绘制”- 板框尺寸测量:使用长度符号工具,先选中心点左键点击拉至右侧,再向上拉测得75mm宽度;类似方法测高度。
- 板框辅助线绘制:选上方点向下拉至下方点,再向右拉,生成板框大小辅助线。
- 额外辅助线:绘制6.5mm辅助线,用于放置台湖系的框。
按钮与屏幕辅助线绘制
Section titled “按钮与屏幕辅助线绘制”- 6.5mm辅助线:从上方点向下拉至下方点,设置为6.5mm(拉不到可后续修改)。
- 7.0mm辅助线:下方点重复步骤,向右拉7.0mm。
- 按钮位置线:底部按钮离左边距16mm,在此处拉辅助线。
- 屏幕中心点:标记屏幕中心位置作为光子参考。
屏幕与螺丝孔定位设计
Section titled “屏幕与螺丝孔定位设计”- 屏幕中心点定位:
- 屏幕中心点距离底部边框的距离为 16mm。
- 屏幕的中心点设计需与PCB的中心点对齐,以确保最终装配时屏幕位置准确。
- 螺丝孔(固定孔)定位:
- 螺丝孔中心距离PCB侧边距离为 2.92mm。
- 螺丝孔的设置是为了将PCB稳固地安装在外壳结构中,防止松动。
螺丝孔辅助线精确调整
Section titled “螺丝孔辅助线精确调整”- 螺丝孔辅助线:修改为2.92mm,放大视图确保线条垂直,拉至中心点。
- 按钮位置辅助线:两个按钮位置,右边距44.6mm,重新拉线修正偏差。
螺丝孔焊盘放置与辅助线收尾
Section titled “螺丝孔焊盘放置与辅助线收尾”- 螺丝孔焊盘放置:在辅助线中心点放置焊盘,作为螺丝孔使用(两个孔位)。
- 按键间距参考:一侧4.6mm,另一按键离其左边5.3mm,放置后从按键湿应侧连接。
- 辅助线确认:整体辅助线绘制完成,可快速布出线路。
螺丝孔与辅助线细节
Section titled “螺丝孔与辅助线细节”- 螺丝孔参数:
- 外圈直径:5mm
- 内圈(孔)直径:3.2mm
- 辅助线与定位:
- 螺丝孔辅助线需精确对齐至中心点,确保垂直度。
- 通过复制(Copy)与辅助线对齐,确保PCB左右两侧的螺丝孔位置完全对称。
- 3D预览验证:
- 完成辅助线与焊盘放置后,可通过3D视图检查孔位布局是否符合结构设计要求。
- 确认PCB上的孔位与外壳结构是否精准重合。
PCB板框设计完成与六层板扩展
Section titled “PCB板框设计完成与六层板扩展”- 辅助线清理:螺丝孔位设计完成后,删除两条参考辅助线。
- 板框设计总结:完成板卡尺寸设计、两个螺丝孔位放置及辅助线添加,查看整体效果。
- 六层板扩展:课程主用四层板设计,为学习更多技能提供六层板工程(右侧工程文件),学习完四层板部分后可切换使用。
6层板PCB设计优势分析
Section titled “6层板PCB设计优势分析”- 堆叠紧凑性:相比4层板,6层板的堆叠更加紧凑,从而显著减小了PCB的整体物理面积。
- 信号层扩展:通过增加信号层(如顶层、底层及内部信号层),布线灵活性大幅提升,可根据需求更自由地规划信号走向。
- 电源与地平面配置:
- 6层板支持更灵活的多层地平面(GND)和电源平面(Power)配置。
- 示例工程采用两层地平面加一层电源平面的组合,有效提升电源完整性与信号质量。
- 设计灵活性:在复杂设计中,更多的层数允许更优的阻抗控制和信号隔离,适合对性能要求更高的应用场景。
电源地平面设计优势与旁中口工艺
Section titled “电源地平面设计优势与旁中口工艺”- 电源地平面好处:
- 抑制电源寄生电感,减少板卡耦合。
- 铺铜改善热处理,对电池产品散热至关重要。
- 旁中口工艺(嘉立创特色):
- BGA或紧凑板卡走线受限时,在焊盘上打盲孔。
- 提升走线灵活性,减小PCB面积。
- 四六层板测试:课程已验证两种板型效果。
6层板实物效果与沉金工艺
Section titled “6层板实物效果与沉金工艺”- 实物对比:小板为6层板,堆叠更紧凑;大板为4层板。
- 应用场景:产品对PCB尺寸限制紧时,用多层板设计缩小体积。
- 沉金工艺:与普通PCB效果区别明显。
- 缺点:稍贵一点。
- 打样优惠:非量产打样测试,可领6层板打样券;登录嘉立创官网 → 右上角下单平台 → 往下拉至下方获取。
多层板设计适用条件
Section titled “多层板设计适用条件”- 高元件密度:板卡元件密度高、使用BGA封装或小型IC、4层板走线困难时,用6层或更多层板。
- 信号完整性严苛:对信号完整性及EMC要求高时,多层板提供更好阻抗控制与隔离。
- 设计参考:学习完4层板设计后,可参考6层板设计,增加灵活性与余度。
- 打样速度:嘉立创优惠券中心领PCB免费券,3-4天出板卡,速度快。
PCB 元件布局策略
Section titled “PCB 元件布局策略”- 核心原则:元件摆放应遵循“先大后小”的原则,先确定主控芯片等核心大元件的位置,再进行外围电路的布局。
- 布局灵活性:布局没有绝对的固定标准,更多依赖于个人的设计经验和习惯。对于初学者,如果摆放后布线困难,可以尝试调整板框大小或重新规划元件位置。
- 布局参考:若元件摆放后布线空间不足,应优先考虑优化大元件的相对位置,通过减少信号交叉来简化后续布线难度。
PCB模块布局参考
Section titled “PCB模块布局参考”- 跟随课程板卡设计:PyPC输入与电源模块置于板卡一侧;中心空框为核心板,包括T113-S3最小系统(芯片、外围电路、Flash);外围为屏幕、背光、麦克风、扬声器、WiFi模块。
- 摆放灵活性:无固定标准,即使重新设计也难以完全相同;初始位置后,可在布线时微调调整,小幅差异无碍,确保走线顺畅。
PCB 元件布局操作指南
Section titled “PCB 元件布局操作指南”- 辅助工具使用:
- 若在 PCB 布局时无法识别器件,可回到原理图界面,通过“交叉选择”功能选中器件,系统会自动在 PCB 界面高亮定位。
- 放置核心器件(如主控芯片)时,应先将其移动至板卡中心位置,后续再根据走线需求进行微调。
- 布局流程建议:
- 先大后小:优先摆放主控芯片(如 T113-S3)、Flash 等核心大元件,确定整体框架。
- 模块化放置:将晶振电路、复位电路等功能模块作为整体进行摆放,确保信号路径最短。
- 灵活调整:布局无绝对标准,初始摆放仅为参考,布线过程中可随时根据空间和信号交叉情况进行微调。
PCB 电阻与试音线布局调整
Section titled “PCB 电阻与试音线布局调整”- 电阻拖拽与旋转:将电阻拉到右侧,按住空格键旋转元件,对齐两边位置。
- 试音线重合处理:试音线可重合放置,按键后永续线在试音线内,无影响。
- 位置对齐:按照设计图调整元件位置,确保后续完全重现。
主芯片与屏幕模块初始布局
Section titled “主芯片与屏幕模块初始布局”- 主芯片位置调整:触摸定位后放置芯片一侧,观察芯片位置与下方引脚连接,选择芯片按空格键旋转至上方引脚对齐。
- 布局后续处理:位置初步摆放,后续布线时微调;删除不必要辅助元件,完成当前模块。
- 屏幕背光模块放置:返回原理图选择display分类,找到屏幕相关元件,右键交叉选择或目标选择导入PCB开始布局。
屏幕模块PCB布局实践
Section titled “屏幕模块PCB布局实践”- 屏幕放置:拖拽屏幕到位置,按空格键旋转,对准中心点(避免对Y轴偏移,便于连接),轻微偏差无碍。
- 后续模块:按顺序放置TP装置和背光于下方。
- 参考建议:不会摆放可打开最终参考工程查看模块位置,自己尝试布局。
DCDC电源模块布线注意事项
Section titled “DCDC电源模块布线注意事项”- 模块思路:大致就是这个思路。
- DCDC降压特性:这是一个DCDC降压模块,布线时有一些注意点。
- 布局策略:先摆好位置,后面布线时再详细解释。
- 屏幕提及:两个红视屏幕的Vivo。
TP 与屏幕接口布局要点
Section titled “TP 与屏幕接口布局要点”- 距离固定:TP装置与屏幕装置间距需固定,以匹配屏幕模组物理连接要求。
- 布局顺序:先摆放屏幕,再放置TP装置于下方。
- 位置对齐:TP装置对准屏幕中间位置,上拉电阻置于TP中间。
- 电源靠近:TP装置摆放靠近其电源连接引脚位置,后续微调。
屏幕与TP涌排线间距设计
Section titled “屏幕与TP涌排线间距设计”- 物理间距要求:屏幕涌排线与TP涌排线出点位置固定,中心点间距9.77mm。
- 辅助线绘制:参考实际屏幕模组,在PCB上画辅助线标记9.77mm距离,确保布局精确。
- 容差说明:略微偏差(如一点点差)不影响设计效果。
- 图层优化:若辅助线显示难看,可在图层中过滤调整。
YPi模组PCB布局调整
Section titled “YPi模组PCB布局调整”- 网络块复制:选择YPi模组相关网络块,复制后通过交叉选择拖入PCB。
- 天线放置:天线置于上方,旋转使引脚长度尽可能短。
- 排针调整:双排针向下放置,确保走线路径尽可能短。
- 电源元件拉近:将电流/电源主元件拉近模组,优化走线长度。
ESP与Flash按键模块添加
Section titled “ESP与Flash按键模块添加”- ESP管处理:ESP管体积非常小,手工焊接时可选不焊,无影响。
- 按键模块添加:将按键模块添加到布局中。
- Flash相关:添加Flash电路及Flash烧录按键,完成模块集成。
Flash 存储模块布局
Section titled “Flash 存储模块布局”- 位置规划:Flash 芯片放置于板卡上方,确保布线空间合理。
- 布局参考:参考辅助线位置进行放置,避免因空间过小导致后续无法对齐或预留孔位不准确。
- 按键集成:Flash 区域按键应摆放于指定位置,确保与辅助线对齐,防止因偏移导致后续操作不便。
Flash按键辅助线与布局
Section titled “Flash按键辅助线与布局”- 辅助线调整:按键摆放后,拉辅助线并修改尺寸为5.3mm,匹配实际位置。
- 部位按键放置:摆放部位按键电路于宽松区域,位置随意,空间较大无严格要求。
- 布局完成:位置大致调整好,准备后续步骤。
PCB 布局辅助线与定位规范
Section titled “PCB 布局辅助线与定位规范”- 辅助线应用:在 PCB 布局中,通过绘制辅助线并标注精确尺寸(如 5.3mm 的按键间距),能够有效确保元件位置与物理结构(如外壳孔位)对齐。
- 布局宽松度处理:对于空间充裕的区域(如部分功能按键),布局可相对随意,重点应放在空间受限的关键模块(如 Flash 和屏幕接口)的精确对齐上,防止因偏移导致后续装配困难。
- 布局调整逻辑:在完成初步摆放后,通过微调辅助线尺寸和元件位置,确保 PCB 整体布局符合物理结构要求。
USB 电源路径设计规范
Section titled “USB 电源路径设计规范”- 电流走向原则:电流从 USB 接口进入后,必须先经过电容滤波,再进入 DC-DC 芯片,最后进行输出。严禁反向或跳过电容直接连接,以保证电源的稳定性与纹波抑制。
- 布局关键点:在 PCB 布局时,需确保输入电容紧邻电源芯片引脚,维持电流路径最短,避免因走线过长引入干扰。