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Guia de projeto de hardware SF32LB52x — Armazenamento e fabricação

Parte do guia de projeto de hardware SF32LB52x

Esta página cobre as Seções 5.6 e 5.7 das diretrizes de projeto do esquemático: armazenamento e conectividade, e fabricação. Volte a RF e interfaces de usuário ou consulte o Checklist do esquemático para a revisão item por item.

5.6. Armazenamento e conectividade

5.6.1. Armazenamento

Resumo rápido

  • As opções de boot externo incluem SPI NOR, SPI NAND e SD NAND; eMMC está disponível nos modelos compatíveis com alimentação externa regulada.
  • Os pinos de bootstrap PA13 e PA17 selecionam a mídia de boot.
  • As notas de aplicação e o guia de projeto do esquemático indicam PA21 para comutar a alimentação do armazenamento de boot, enquanto o checklist oficial indica PA11 para a Flash externa das variantes alimentadas por bateria. Confirme com a SiFli qual pino de controle se aplica ao projeto exato. Como requisito separado, a Flash NOR de 32 MB ou mais conectada via MPI deve poder ser desligada e religada por PA21 para que a ROM a reconheça após um reset ou a entrada em Hibernate. Durante o Hibernate, VDD_SIP deve ficar desligado para evitar fuga de corrente nas E/S da memória integrada ao encapsulamento.

Objetivo do projeto

Escolha a mídia de boot e a arquitetura de alimentação do armazenamento considerando o tamanho do firmware, a estratégia de atualização, os modos de baixo consumo e a inicialização confiável pela ROM após um reset ou o Hibernate.

5.6.1.1. Descrição da interface de armazenamento

O chip aceita Flash SPI NOR, SPI NAND e SD NAND externas. eMMC é compatível somente com as variantes 52B/D/E/G/J alimentadas por fonte regulada externa.

Tabela 5.6-1: Conexões dos sinais de Flash SPI NOR/NAND
Sinal da Flash Pino de E/S Descrição
CS# PA12 Seleção do chip, ativa em nível baixo
SO PA13 Dado IO1
WP# PA14 Dado IO2 / proteção contra gravação
SI PA15 Dado IO0
SCLK PA16 Clock serial
Hold# PA17 Dado IO3 / hold
Tabela 5.6-2: Conexões dos sinais SD NAND Flash e eMMC
Sinal SD NAND/eMMC Pino de E/S Descrição
SD2_CMD PA15 Comando
SD2_D1 PA17 Dado 1
SD2_D0 PA16 Dado 0
SD2_CLK PA14 Clock
SD2_D2 PA12 Dado 2
SD2_D3 PA13 Dado 3

Domínios de alimentação do eMMC (somente variantes alimentadas por fonte regulada externa)

Os chips eMMC têm dois domínios de alimentação: VCC e VCCQ. Opção 1: comutar os dois juntos — reduz a corrente no desligamento, mas torna mais lenta a recuperação do eMMC após o modo sleep e aumenta o consumo médio do processador. Opção 2: comutar somente VCC e manter VCCQ sempre ligado — a corrente no desligamento é maior do que na opção 1, mas a recuperação do eMMC é mais rápida e o consumo médio do processador é menor.

Pull-ups das interfaces de armazenamento

A nota de aplicação dos modelos com alimentação externa regulada especifica: NOR Flash não exige pull-up externo; SPI NAND exige um em PA17 (Hold#); SD NAND exige pull-ups em PA13 (D3) e PA15 (CMD); eMMC exige pull-ups em PA17 (D1), PA13 (D3) e PA15 (CMD). O valor recomendado é 7,5 kΩ. A nota das variantes alimentadas por bateria menciona apenas os footprints de bootstrap PA13/PA17 e não informa se o pull-up PA15/CMD também é necessário. Não aplique às variantes com bateria o requisito PA15 dos modelos com alimentação regulada sem confirmação; valide com a SiFli os pull-ups para a variante e a mídia de boot específicas.

5.6.1.2. Configuração de boot

O chip pode inicializar pela Flash SPI NOR integrada ao encapsulamento ou por uma Flash SPI NOR, SPI NAND ou SD NAND externa (não há suporte a boot por eMMC):

  • O SF32LB520Ux6 tem Flash integrada ao encapsulamento e inicializa por ela por padrão.
  • Os SF32LB523/5/7Ux6 têm PSRAM integrada ao encapsulamento e precisam inicializar por um armazenamento externo.

Figura 5.6-1: Circuito recomendado para os pinos de bootstrap (variante alimentada por bateria)

Figura 5.6-1: Circuito recomendado para os pinos de bootstrap (variante alimentada por bateria)

Tabela 5.6-3: Configuração das opções de boot (variante alimentada por bateria)

Bootstrap[1] (PA13) Bootstrap[0] (PA17) Mídia de boot
L L Flash SPI NOR
L H Flash SPI NAND
H X Flash SD NAND

O chip pode inicializar pela Flash SPI NOR integrada ao encapsulamento, por uma Flash SPI NOR, SPI NAND ou SD NAND externa, ou por eMMC externo:

  • O modelo com Flash integrada ao encapsulamento (SF32LB52BU36) inicializa por ela por padrão.
  • Os modelos com PSRAM integrada ao encapsulamento (SF32LB52DUB6/EUB6/GUC6/JUD6) precisam inicializar por um armazenamento externo.

Figura 5.6-2: Circuito recomendado para os pinos de bootstrap (variante com alimentação regulada externa)

Figura 5.6-2: Circuito recomendado para os pinos de bootstrap (variante com alimentação regulada externa)

Tabela 5.6-4: Configuração das opções de boot (variante com alimentação regulada externa)

Bootstrap[1] (PA13) Bootstrap[0] (PA17) Mídia de boot
L L Flash SPI NOR
L H Flash SPI NAND
H X Flash SD NAND
H H eMMC

Observação sobre a nomenclatura no documento original da SiFli

Nesta seção, o documento original da SiFli usa os sufixos "SF32LB52AUx6" e "SF32LB52D/F/HUx6", que não correspondem à nomenclatura B/D/E/G/J apresentada no início do mesmo documento. Este guia esclarece a distinção pelo tipo de memória integrada ao encapsulamento (Flash ou PSRAM). Em caso de dúvida, confirme o modelo exato do chip e consulte o datasheet.

Confirme as configurações de boot que se sobrepõem

As notas de aplicação indicam H/X para SD NAND, enquanto o guia de projeto de esquemático separado do SF32LB52x indica H/L; a nota de aplicação para variantes com alimentação externa regulada também indica H/H para eMMC. Como X normalmente significa qualquer um dos níveis lógicos, as entradas das variantes com alimentação externa regulada se sobrepõem, e as fontes não explicam a diferença. Não deduza os níveis finais dos straps apenas a partir dessas tabelas; confirme com a SiFli a variante exata e o comportamento da ROM. Os circuitos de referência usam pull-ups de 7,5 kΩ: a Figura 5.6-1 os conecta a VDD33_VOUT1 de 3,3 V, e a Figura 5.6-2 a VDDIOA de 3,3 V.

5.6.1.3. Controle da alimentação do armazenamento de boot

As notas de aplicação e o guia de projeto de esquemático da OpenSiFli, de maior prioridade, especificam PA21 para comutar a alimentação do armazenamento de boot (nível alto: ligado; nível baixo: desligado); use PA21 como base de projeto respaldada pelas fontes. Já a planilha de checklist vinculada na wiki da SiFli indica, em vez disso, PA11 para a comutação da Flash externa das variantes alimentadas por bateria. Não substitua PA21 por PA11 com base apenas nessa planilha. Ela não esclarece se PA11 é outro sinal de habilitação na placa ou uma divergência de atribuição; confirme com a SiFli a rede e a variante exatas antes de liberar o projeto.

  • O SF32LB520Ux6 tem Flash integrada ao encapsulamento: alimente VDD18_VOUT a partir de VDD33_VOUT1 e desabilite o LDO interno de VDD18_VOUT.
  • Os SF32LB523/5/7Ux6 têm PSRAM integrada ao encapsulamento: use o LDO interno; VDD18_VOUT também pode receber alimentação externa.
  • Alimente a Flash NOR externa por VDD33_VOUT1; não é necessário adicionar outra chave de alimentação.
  • Para Flash SPI NAND ou SD NAND externa, use VDD33_VOUT1 e adicione uma chave de alimentação.
  • O projeto de referência reserva posições para resistores de pull-up em PA13 e PA17. Instale-os conforme o tipo de armazenamento; recomenda-se 7,5 kΩ.
  • Para o modelo com Flash integrada ao encapsulamento (SF32LB52BU36), adicione uma chave de alimentação em VDD_SIP.
  • Para os modelos com PSRAM integrada ao encapsulamento (SF32LB52DUB6/EUB6/GUC6/JUD6): se PVDD = 3,3 V e VDD_SIP usar o LDO interno, a chave de alimentação de VDD_SIP é opcional; se PVDD = 1,8 V, ela é obrigatória.
  • A alimentação do armazenamento externo é independente de VDD_SIP; adicione uma chave de alimentação separada.
  • Consulte a Seção 5.6.1.1 para conhecer as alternativas de alimentação de VCC/VCCQ do eMMC.
  • A nota de aplicação especifica PA21 para as chaves de alimentação do armazenamento relacionadas ao boot; a divergência entre as fontes para a Flash externa das variantes alimentadas por bateria foi indicada acima.
  • A alimentação da Flash NOR de 32 MB ou mais conectada por MPI (Memory Peripheral Interface, que conecta SPI-NOR/SPI-NAND) deve poder ser desligada e religada por PA21 para que a Flash saia do modo de 4 bytes quando o MCU reiniciar ou entrar em Hibernate; caso contrário, a ROM não a reconhecerá. Flash NOR de até 16 MB pode permanecer sempre alimentada.
  • O projeto de referência reserva posições para resistores de pull-up em PA13 e PA17. Instale-os conforme o tipo de armazenamento; recomenda-se 7,5 kΩ.

Erros comuns — armazenamento

  • Não instalar os resistores de bootstrap ou instalá-los para a mídia de boot errada.
  • Deixar desconectado o controle da chave de alimentação do armazenamento de boot confirmado pela fonte.
  • Presumir que eMMC está disponível em todas as variantes.
  • Manter uma Flash NOR de alta capacidade sempre alimentada quando o modo de 4 bytes pode impedir que a ROM a reconheça após uma reinicialização.

Checklist do armazenamento

  • A mídia de boot foi selecionada e documentada antes do layout da PCB.
  • As opções de pull-up de bootstrap em PA13/PA17 correspondem à tabela de boot.
  • Todas as chaves de alimentação necessárias ao armazenamento de boot são controladas pelo pino específico da variante confirmado pela fonte; a divergência entre PA11 e PA21 foi resolvida com a SiFli.
  • As alternativas de alimentação de VCC/VCCQ do eMMC foram avaliadas nos projetos alimentados por fonte regulada externa.
  • O plano de bring-up cobre os straps do modo de boot, a sequência temporal das linhas de alimentação do armazenamento, a leitura do ID e o download do firmware.

5.6.2. Sensores

Resumo rápido

  • Sensores normalmente se conectam por I2C ou SPI. Desligue a alimentação dos sensores não utilizados para reduzir a corrente em standby; mantenha os necessários para despertar o sistema no modo de operação exigido.
  • Atribua os pinos de interrupção dos sensores usados para despertar o sistema antes de fechar a pinagem.

Objetivo do projeto

Mantenha confiáveis a alimentação, as interrupções e o roteamento dos barramentos dos sensores, permitindo desligar corretamente os sensores que não estiverem em uso durante os modos de baixo consumo.

O SF32LB52x pode se conectar a sensores de frequência cardíaca, acelerômetros, sensores geomagnéticos e outros semelhantes. Para comutar a alimentação dos sensores, escolha uma chave de carga com baixa corrente quiescente (Iq).

Checklist dos sensores

  • Os pinos de barramento, interrupção, reset e habilitação da alimentação de cada sensor estão definidos.
  • A corrente quiescente (Iq) e a corrente no estado desligado da chave de carga dos sensores atendem à meta de standby.
  • Os resistores de pull-up estão conectados à linha de alimentação de E/S correta dos sensores.
  • O plano de bring-up inclui a varredura do barramento, o despertar por interrupção e o ciclo de alimentação dos sensores.

5.6.3. Atribuição de pinos UART e I2C

Resumo rápido

  • As funções UART e I2C podem ser mapeadas para quaisquer pinos PA.
  • Ainda assim, recomenda-se considerar as restrições de boot, despertar, depuração, testes de produção e roteamento da placa ao escolher os pinos.

Objetivo do projeto

Use o mapeamento flexível de pinos para simplificar o roteamento sem bloquear os straps de boot, os pinos de despertar, o acesso de depuração ou os pontos de contato do gabarito de teste de produção.

O SF32LB52x permite mapear as funções UART e I2C para quaisquer pinos PA.

Checklist UART/I2C

  • Os resistores de pull-up, os domínios de tensão e a capacitância do barramento estão corretos para cada barramento I2C.
  • Os pinos UART necessários para logs, download ou módulos externos estão acessíveis.
  • A multiplexação dos pinos não conflita com as funções de bootstrap, despertar, display, armazenamento ou depuração.

5.6.4. Atribuição de pinos GPTIM

Resumo rápido

  • As funções GPTIM podem ser mapeadas para quaisquer pinos PA.
  • As funções do temporizador permitem saídas PWM, captura de entrada, controle de motor, controle do backlight e temporização específica do produto.

Objetivo do projeto

Reserve as funções de temporizador com antecedência para evitar que, no fim do projeto, os recursos de PWM, captura e temporização tenham de usar pinos com roteamento desfavorável ou em conflito com o despertar do sistema.

O SF32LB52x permite mapear as funções GPTIM para quaisquer pinos PA.

Checklist GPTIM

  • Os canais de temporizador necessários para PWM, captura ou malhas de controle estão listados na tabela de pinagem.
  • Os pinos GPTIM não conflitam com os requisitos de backlight, motor, depuração ou armazenamento.
  • O plano de bring-up inclui a verificação da frequência PWM, da faixa de ciclo de trabalho e da polaridade dos pinos.

5.7. Fabricação

5.7.1. Interface de depuração e download

Resumo rápido

  • PA18 e PA19 usam DBG_UART por padrão após a energização e são multiplexados com SWD.
  • Reserve acesso físico aos pinos de depuração/download em todas as placas de protótipo e de produção.

Objetivo do projeto

Garanta acesso para gravar firmware, consultar logs, depurar passo a passo e recuperar o sistema de falhas, mesmo depois de definidos o gabinete do produto e o gabarito de teste de produção.

O SF32LB52x oferece a interface DBG_UART para download e depuração, que pode ser conectada a um PC por meio de um adaptador UART-USB de 3,3 V. SWD e DBG_UART são multiplexados nos pinos PA18 e PA19. A configuração padrão após a energização é DBG_UART, que permite depuração passo a passo e saída de logs.

Para depuração passo a passo e saída de logs por DBG_UART, consulte os manuais do SFtool e do Impeller.

Tabela 5.7-1: Conexões da porta de depuração
Sinal de depuração Pino Descrição
DBG_UART_RXD PA18 Recepção da UART de depuração
DBG_UART_TXD PA19 Transmissão da UART de depuração

Checklist da depuração

  • PA18/PA19, o GND e a referência de alimentação necessária estão disponíveis em pads de teste ou pinos de um conector.
  • O acesso de depuração continua disponível depois da montagem do gabinete, da bateria e do display.
  • O nível de tensão UART de 3,3 V é compatível com o adaptador ou gabarito de teste escolhido.
  • O procedimento de recuperação está documentado para placas que não conseguem inicializar o firmware da aplicação.

5.7.2. Gravação em produção e calibração do cristal

Resumo rápido

  • A programação em produção e a calibração do cristal exigem alimentação estável, acesso à DBG_UART, PA01 e os pontos de teste necessários de alimentação e GND.
  • O acesso do gabarito de teste deve ser previsto antes de definir o contorno mecânico da PCB e o gabinete.

Objetivo do projeto

Permita programar, calibrar e recuperar cada placa de produção sem soldagem manual nem desmontagem do produto.

A SiFli fornece um downloader offline para gravar o firmware de produção e calibrar o cristal. Reserve no projeto de hardware, no mínimo, os seguintes pontos de teste: PVDD/VBAT, GND, AVDD33, DBG_UART_RXD, DBG_UART_TXD e PA01. Consulte o documento "Offline Downloader User Guide", incluído no pacote de desenvolvimento, para obter o procedimento detalhado de gravação e calibração.

Checklist de produção

  • Os pontos de teste PVDD/VBAT, GND, AVDD33, DBG_UART_RXD, DBG_UART_TXD e PA01 estão previstos.
  • Os pads de teste permanecem acessíveis ao gabarito de teste previsto após a montagem mecânica.
  • O fluxo de calibração do cristal e os limites de aprovação/reprovação foram definidos com a equipe de fabricação.
  • Os registros de programação, calibração e testes funcionais podem ser associados à revisão da placa.

5.7.3. Checklists de esquemático e layout da PCB

Use o checklist oficial de esquemático e PCB, publicado na wiki da SiFli, como ponto de controle formal de liberação. Consulte o Checklist do esquemático para ver a versão completa, item por item. As listas deste guia ajudam a detectar problemas comuns de engenharia antes da revisão formal.

Checklist para liberação

  • Os checklists do esquemático e da PCB, a verificação da lista de fornecedores aprovados (AVL), o relatório DRC e o relatório de impedância estão concluídos.
  • Foram arquivadas capturas de evidências sobre alimentação, clock, RF, display, armazenamento, áudio, USB, SDIO, DC/DC e acesso aos testes de produção.
  • As premissas específicas de cada variante estão registradas nas notas de revisão.
  • Cada risco de hardware ainda em aberto tem um responsável definido antes da liberação.

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