Guide de conception matérielle SF32LB57x — Système minimal et alimentation¶

5. Directives de conception de schéma¶

Ce chapitre suit l'ordre habituel de mise en service d'une carte. Commencez par concevoir le système minimal : sans cette base, la première carte risque de ne pas s'alimenter, de ne pas démarrer depuis le stockage, de ne pas permettre le téléchargement du firmware ou de ne pas être accessible pour le débogage. Vérifiez ensuite le système d'alimentation, la génération d'horloge, le chemin RF, l'affichage, l'audio, la caméra, les capteurs et les autres fonctions propres au produit.

5.1. Conception du système minimal¶

5.1.1. Séquence de conception du système minimal¶

Les problèmes rencontrés lors de la mise en service proviennent souvent du système minimal, de la famille d'alimentation, du mode de démarrage, des résistances de pull-up du stockage, du choix du quartz, des composants BUCK ou d'un accès de téléchargement manquant. Définissez ces éléments avant d'affecter les broches aux périphériques du produit :

1. Faites correspondre le schéma de système minimal au boîtier et à la famille d'alimentation.
2. Réglez le comportement de démarrage et de débogage de PA00 / PA01 et réservez un accès de récupération.
3. Choisissez le support de démarrage et prévoyez les résistances de pull-up requises sur PA13 / PA15 / PA17.
4. Définissez l'architecture d'alimentation, le chemin de charge et d'OVP, l'inductance et les condensateurs BUCK ainsi que les états par défaut des rails ; terminez la revue détaillée à la section 5.2.
5. Choisissez les quartz de 48 MHz et de 32,768 kHz, puis confirmez le plan d'étalonnage à la section 5.3.
6. Prévoyez des points de test pour le DBG-UART, le SWD, le mode de démarrage, l'alimentation, la masse et le banc de test.

5.1.2. Schémas de système minimal¶

Le SF32LB57x dispose de plusieurs variantes de schéma de système minimal. Utilisez celle qui correspond à la fois au boîtier et à la famille d'alimentation ; ne mélangez pas les variantes alimentées par batterie et alimentées en 3,3 V.

5.1.3. Stockage de démarrage et configuration des straps¶

Choisissez le support de démarrage avant de figer le schéma. La mémoire intégrée au boîtier peut déjà occuper un canal MPI et les supports externes ont des exigences différentes en matière de résistances de pull-up et de commande d'alimentation.

L'alimentation du support de démarrage dépend de son type et de la famille d'alimentation. Dans les variantes alimentées par batterie, la Flash NOR externe est alimentée par VDD33_VOUT1 ; la Flash SPI NAND externe nécessite un interrupteur de charge en aval de VDD33_VOUT1 ; la Flash SD NAND externe et l'eMMC utilisent un LDO externe. Dans les variantes alimentées en 3,3 V, tous les supports de démarrage externes doivent utiliser un LDO externe. SiFli recommande PA21 comme signal d'activation du commutateur d'alimentation du support externe : un niveau haut active le rail et un niveau bas le désactive. Si PA21 n'est pas exposée sur une variante alimentée par batterie, le guide source autorise à utiliser à la place un GPIO avec pull-up par défaut. Vérifiez que le rail du support est disponible au démarrage. Si le stockage intégré au boîtier occupe déjà MPI3, l'utilisation externe de MPI3 est limitée à SD NAND ou eMMC ; ne connectez pas de Flash SPI NOR/SPI NAND externe à ce canal.

5.1.4. Accès de débogage et de téléchargement¶

Réservez l'accès au débogage et à la récupération avant d'attribuer les E/S du produit. De nombreuses défaillances de la première carte deviennent difficiles à récupérer si le DBG-UART par défaut, les straps de démarrage ou le chemin SWD ne sont pas accessibles.

PA18/PA19 sont les broches DBG-UART par défaut et PA43/PA44 les broches SWD par défaut ; le SWD peut également être basculé sur PA18/PA19. La puce prend en charge quatre interfaces de téléchargement : DBG-UART, SWD, UART standard et USB. Le démarrage normal ne prend en charge que DBG-UART et SWD ; le mode BOOT peut activer les quatre interfaces. Le mode BOOT et la commutation des broches SWD dépendent de PA00, du registre BOOT, de PA01 et du commutateur BOOT de l'hôte. Pour concevoir la programmation de production et la récupération, consultez le tableau complet des modes dans la source ; ne déduisez pas l'interface de téléchargement d'un seul état de broche.

5.2. Système d'alimentation¶

5.2.1. Planification de la distribution des alimentations¶

Établissez le schéma de distribution des alimentations avant de saisir le schéma électronique. Pour chaque rail, indiquez la source, l'état par défaut, la charge maximale, l'état en veille et le GPIO de commande.

5.2.2. Variantes alimentées par batterie¶

Les variantes alimentées par batterie utilisent couramment VBUS, VBAT, VCC, VSYS, BUCK_LX, BUCK_FB, les sorties LDO internes, les broches d'alimentation audio et les broches d'alimentation RF.

Exigences clés :

• Gardez VBUS dans la plage d'entrée autorisée et ajoutez une protection OVP.
• Connectez VBAT à la batterie et utilisez-la pour la détection de tension de batterie.
• Traitez VCC comme l'entrée principale du système. Utilisez une largeur de piste suffisante et placez les condensateurs de découplage près de la puce.
• Utilisez VSYS uniquement pour les charges internes spécifiées, AVDD_BRF et les circuits de pull-up GPIO ; ne l'utilisez pas pour alimenter des périphériques externes.
• Utilisez VDD33_VOUT1, VDD33_VOUT2 et les autres sorties de régulateurs internes uniquement pour les charges explicitement autorisées. La source SiFli présente une divergence : le texte et le schéma basse consommation montrent des capteurs externes alimentés par VDD33_VOUT1, tandis que la liste de contrôle d'alimentation du même guide limite cette sortie aux Flash NOR/NAND intégrées au boîtier ou externes et à AVDD33_AUD et interdit les autres périphériques. Dans l'attente d'une clarification de SiFli, ne connectez pas de capteurs à VDD33_VOUT1.
• Alimentez AVDD_BRF et AVDD33_AUD depuis les rails recommandés, avec un filtrage local.

5.2.3. Variantes alimentées en 3,3 V¶

Les variantes 3,3 V utilisent typiquement un rail externe de 3,3 V pour PVDD, AVDD33, AVDD_BRF, AVDD33_AUD, VDDIOA et les domaines associés.

Exigences clés :

• Utilisez une distribution en étoile pour les domaines 3,3 V importants.
• Filtrez les alimentations analogique, RF et audio séparément des chemins numériques à fort courant ou haute vitesse.
• Si VBATS est utilisé pour la détection de batterie, vérifiez la plage d'entrée et le filtrage.
• Dans les variantes alimentées en 3,3 V, alimentez tous les supports de démarrage externes depuis un LDO externe ; PA21 est le signal d'activation recommandé.
• Les références internes et les broches de sortie LDO internes ne devraient être connectées qu'aux condensateurs externes requis. Ne les pilotez pas depuis une source de tension externe.

5.2.4. Référence rapide des condensateurs d'alimentation et de leur usage¶

Utilisez ce tableau pour la pré-revue de schéma. Les valeurs finales doivent toujours être vérifiées par rapport à la fiche technique et à la conception de référence.

5.2.5. Inductance BUCK et rétroaction¶

Paramètres recommandés de l'inductance BUCK :

Exigences PCB :

• Placez l'inductance, le condensateur de sortie et le condensateur de rétroaction près de la puce.
• Gardez la boucle BUCK_LX courte et large. Évitez les remplissages de cuivre et les pistes sensibles dans cette zone.
• Gardez la piste BUCK_FB raisonnablement large ; 0,25 mm ou plus est recommandé.
• Gardez un plan de masse de référence continu près de l'inductance et évitez de coupler du bruit aux pistes du quartz, RF, audio et GPADC.
• Si le produit contient des circuits sensibles tels que le GPS, la mesure de la fréquence cardiaque, l'ECG ou des microphones analogiques, prévoyez des empreintes facultatives pour les composants de filtrage CEM près de la zone BUCK_LX. Déterminez les valeurs finales lors de la validation CEM du système.

5.2.6. Charge et OVP¶

Les produits sur batterie peuvent utiliser un circuit de charge externe ou la fonction de charge intégrée.

Directives OVP :

• VBUS ne doit jamais dépasser la plage d'entrée autorisée.
• Pour une OVP à seuil OVLO réglable, SiFli cite l'AW32905FCR comme référence. Le texte d'application indique 5,2–5,5 V, tandis que la liste de contrôle indique 5,15–5,55 V. Dans l'attente d'une clarification de SiFli, retenez leur plage commune de 5,2–5,5 V. Intégrez les tolérances du composant et du diviseur dans V_IN_OVLO = ((R1 + R2) / R2) × V_OVLO_TH ; maintenez l'erreur de V_OVLO_TH à 3 % maximum et utilisez des résistances R1/R2 à 1 %.
• Pour une OVP à sortie régulée, SiFli cite les références SGM4064YDE8G et LP5305AQVF. Le texte d'application indique 4,5–5,4 V, tandis que la liste de contrôle indique 4,7–5,4 V. Dans l'attente d'une clarification, utilisez la plage la plus étroite de 4,7–5,4 V, avec une capacité de charge d'au moins 0,5 A et un seuil de surintensité d'au moins 0,7 A.
• Acheminez l'entrée du chargeur à travers une protection TVS/OVP avant qu'elle n'atteigne la puce.

5.2.7. Stratégie d'alimentation basse consommation¶

Le comportement basse consommation doit être conçu dans le schéma.

Recommandations :

• Utilisez des commutateurs de charge ou des LDO commutables pour l'affichage, le rétroéclairage, les capteurs, le moteur et le stockage externe.
• Choisissez des composants de gestion d'alimentation dont l'entrée EN est active à l'état haut. Si la sortie doit être désactivée par défaut, reliez EN à la masse par une résistance de pull-down de 1 MΩ à 5,1 MΩ ; choisissez sa valeur selon l'objectif de basse consommation du produit.
• Pour un interrupteur d'alimentation à MOSFET, utilisez la topologie PMOS + NMOS recommandée dans la source : l'état haut sur la commande active l'alimentation et l'état bas la coupe. Reliez cette commande à la masse par une résistance fixe de pull-down de 1 MΩ.
• Alimentez les résistances de pull-up du bus I2C depuis le même rail que le périphérique correspondant afin d'éviter les courants de fuite en veille.
• Choisissez des composants à faible Iq et à faible courant d'arrêt pour les circuits toujours actifs.
• Si VSYS ou un LDO toujours actif alimente les résistances de pull-up GPIO, incluez le courant correspondant dans le budget de veille.

5.2.8. Figures de référence d'alimentation et de charge¶

Les schémas de référence et les exemples d'implantation du PCB du SF32LB57x couvrent la distribution des alimentations, la séquence POR, le chemin de charge, le choix de l'OVP et la stratégie de commutation des charges en basse consommation. Pour les variantes alimentées par batterie, choisissez un LDO intégré, un interrupteur de charge placé en aval du LDO ou un LDO externe selon le support de démarrage. Pour les variantes alimentées en 3,3 V, utilisez un LDO externe pour tous les supports de démarrage externes. Suivez les schémas de référence pour la protection EOS/ESD et OVP de VBUS ainsi que pour le raccordement de la thermistance NTC de la batterie. Examinez séparément les exemples sur batterie et ceux alimentés en 3,3 V afin de ne pas confondre les deux familles d'alimentation.

La rampe d'alimentation doit également respecter la plage de temps de montée VDD indiquée dans les figures de référence : 1 < tVR < 500000 μs/V. Pour les variantes alimentées en 3,3 V, respectez la relation illustrée entre les rampes PVDD et VDDIO ; VDDIO peut être mis sous tension en même temps que PVDD.

Figures de référence alimentées par batterie :

Figures de référence alimentées en 3,3 V :

Figures de référence de charge et OVP :

5.2.9. Contraintes électriques par boîtier et famille d'alimentation¶

Les exigences d'alimentation du SF32LB57x diffèrent selon le boîtier et la famille d'alimentation. Les différences à vérifier impérativement sont consolidées ci-dessous ; les schémas finaux doivent toujours être examinés par rapport au schéma de système minimal et à la fiche technique du boîtier sélectionné.

5.2.10. Modes de fonctionnement et sources de réveil¶

Les modes de fonctionnement et les sources de réveil font partie de la revue de l'alimentation : ils déterminent les rails actifs, les résistances de pull-up, les charges externes et les GPIO capables de réveil dans chaque état basse consommation.

5.2.11. Modes d'alimentation¶

La famille SF32LB57x fournit dix sources d'interruption capables de réveiller le composant depuis les modes Standby et Hibernate ; leur correspondance est présentée dans le tableau suivant.

5.2.12. Conception du réveil¶

• Connectez les touches, interruptions tactiles et interruptions de capteur nécessitant une capacité de réveil à des GPIO capables de réveil.
• Planifiez les signaux de réveil matériel externe de préférence dans la plage PA33 à PA42 et étiquetez la fonction de réveil dans le schéma.
• Vérifiez en Standby et Hibernate l'état de maintien des E/S, la haute impédance, les résistances de pull-up et de pull-down ainsi que l'alimentation des périphériques.
• Le réveil par branchement USB nécessite un diviseur VBUS connecté à un GPIO capable de réveil avec la tension d'E/S correcte.
• Le comportement de réveil Bluetooth, RTC et externe doit être examiné avec la politique basse consommation du firmware.

5.2.13. Validation basse consommation¶

Pendant l'EVT, mesurez au moins ces états :

Enregistrez la version du firmware, la tension d'alimentation, le réglage du simulateur de batterie, l'état de connexion des périphériques, l'état de connexion Bluetooth et la température ambiante pour chaque mesure.

5.2.14. Référence complète des broches d'alimentation¶

Utilisez ces tableaux pour la revue de schéma broche par broche. Chaque tableau indique la tension minimale, typique et maximale, ainsi que le courant maximal de chaque broche d'alimentation pour une combinaison boîtier et famille d'alimentation. Sélectionnez le tableau correspondant au numéro de pièce commandable exact ; ne mélangez pas les lignes de différents boîtiers ou familles d'alimentation.

Continuez vers Horloge, RF et interfaces utilisateur.

Dernière mise à jour: 2026-10-21