Руководство по проектированию аппаратуры SF32LB58x — рекомендации по разработке схемы¶
Раздел руководства по проектированию аппаратуры SF32LB58x
На этой странице рассматривается раздел 5 — рекомендации по разработке схемы. Сначала ознакомьтесь с обзором руководства по проектированию аппаратуры SF32LB58x, чтобы выбрать устройство и понять полный процесс проектирования. Затем перейдите к контрольному списку проверки схемы или сразу к рекомендациям по разводке PCB.
5. Рекомендации по разработке схемы¶
Эта глава следует порядку разработки схемы SF32LB58x: сначала рассматривается минимальная система, затем питание, тактирование, RF, пользовательские интерфейсы, хранение данных, подключение и подготовка производства. В каждом разделе сначала описано назначение проектного решения, затем приведены требования к схеме, типовые риски и проверки перед выпуском устройства.
| Группа | Основные решения | Материалы для проверки перед выпуском |
|---|---|---|
| Минимальная система | Точная модификация и корпус, питание и сброс, тактирование, загрузка и память, отладка и восстановление | Первичная проверка запуска, план загрузки и восстановления |
| Питание | Системный PMIC, шины PMU микросхемы, дроссели BUCK, конденсаторы LDO, сброс и источники пробуждения в режимах низкого энергопотребления | Схема распределения питания, настройки PMIC, измерения шин, проверка POR/BOR и сброса |
| Генерация тактового сигнала | Кварцевые резонаторы 48 MHz и 32,768 kHz | Проверка параметров резонаторов, план согласующих конденсаторов, снимки разводки резонаторов |
| RF | Согласование RF-тракта и подключение антенны | План импеданса, согласующая цепь RF, запретная зона антенны, снимки разводки |
| Пользовательские интерфейсы | Дисплей, сенсорная панель и подсветка, аудио, кнопки, двигатель и управление PBR | Схемы интерфейсов, назначение выводов, последовательность включения питания, проверка аналоговой и аудиочасти |
| Хранение данных и подключение | Режим загрузки, MPI4, SD1/SD2, eMMC/SD NAND/карта SD, USB 2.0 HS | Конфигурация загрузки, план питания накопителей, подтверждение дифференциальной и высокоскоростной разводки |
| Производство | SWD, выходы отладки UART, доступ к производственным тестам, контрольный список схемы/PCB | Схема контрольных точек, путь восстановления, план программирования и калибровки на производстве |
5.1. Проектирование минимальной системы¶
Рассматривайте минимальную систему как первый этап проверки схемы. До добавления периферии конкретного изделия подтвердите точную модификацию и корпус микросхемы, необходимые шины питания и тактовые сигналы, работу сброса, конфигурацию загрузки и память, а также практический способ отладки и восстановления. От этих решений зависит, сможет ли плата надёжно включиться, загрузиться и пройти первичную проверку.
| Узел | Что проверить для SF32LB58x | Подробные рекомендации |
|---|---|---|
| Модификация и корпус | Подтвердите точную модель и корпус; проверьте, что назначение выводов и конфигурация встроенной памяти подходят для планируемых интерфейсов. | Модификации и корпуса |
| Питание | Предусмотрите необходимые шины PMU и внешнего питания, компоненты BUCK и локальные развязывающие конденсаторы. | Система питания |
| Тактирование | Предусмотрите основной кварц 48 MHz и RTC-кварц 32,768 kHz и соблюдайте заданные требования к нагрузке и размещению. | Генерация тактового сигнала |
| Сброс | Реализуйте внешнюю RC-цепь сброса RSTN относительно домена питания PVDD1. |
Последовательность включения питания и сброс |
| Режим загрузки | Зафиксируйте вывод Mode в стабильном состоянии резистором 10 kΩ; предусмотрите тестовую точку на серийных платах и перемычку восстановления на тестовых платах. |
Настройка загрузки |
| Память для загрузки | Выберите поддерживаемый интерфейс памяти и проверьте назначение выводов, напряжение I/O и питание для выбранного устройства. | Накопители |
| Доступ при отладке и запуске | Предусмотрите доступ к SWD и необходимым сигналам отладки UART, а также питание и землю для отладочного адаптера. | Интерфейсы отладки и загрузки |
| Работа в режиме низкого энергопотребления | Проверьте источники пробуждения и управление внешним питанием, необходимые для целевых режимов сна. | Режимы работы и источники пробуждения |
5.2. Система питания¶
5.2.1. Источники питания¶
Микросхемы серии SF32LB58x оснащены встроенным блоком PMU с двумя выходами BUCK. Для каждого нужны внешний дроссель и конденсатор, подключаемый к внутреннему входу питания; для трёх встроенных выходов LDO также нужны внешние конденсаторы. В устройствах класса смарт-часов микросхему SF32LB58x и подключённую к ней периферию можно питать от PMIC SF30147C производства SiFli.
5.2.1.1. Распределение питания PMIC SiFli¶
SF30147C — это высокоинтегрированная и эффективная микросхема управления питанием для носимых устройств со сверхнизким энергопотреблением. В ней предусмотрены четыре LDO с широкими диапазонами входного и выходного напряжения и током нагрузки до 100 mA каждый. Для питания периферии SF30147C имеет семь ключей нагрузки с низким током утечки и низким сопротивлением во включённом состоянии: два высоковольтных ключа для периферии, питаемой непосредственно от аккумулятора (например, аудиоусилителя мощности), и пять низковольтных ключей для устройств с питанием 1,8 V. Для управления SF30147C микросхема SF32LB58x эмулирует сигнал TWI на двух GPIO.
| Вывод питания SF30147C | Мин. напряжение (V) | Макс. напряжение (V) | Макс. ток (mA) | Описание |
|---|---|---|---|---|
| VBUCK | 1,8 | 1,8 | 500 | Питание PVDD1, PVDD2, VDDIOA, VDDIOA2, VDDIOB, AVDD_BRF, AVDD18_DSI и других шин 1,8 V микросхемы SF32LB58x |
| LVSW1 | 1,8 | 1,8 | 100 | Питание логики аудиоусилителя класса K с интерфейсом I2S |
| LVSW2 | 1,8 | 1,8 | 100 | Питание датчика ускорения 1,8 V |
| LVSW3 | 1,8 | 1,8 | 150 | Питание датчика сердечного ритма 1,8 V |
| LVSW4 | 1,8 | 1,8 | 150 | Питание LCD 1,8 V |
| LVSW5 | 1,8 | 1,8 | 150 | Питание ядра eMMC |
| LDO1 | 2,8 | 3,3 | 100 | Питание AVDD33_USB, AVDD33_ANA, AVDD33_AUD, AVDDIOA2 и других шин 3,3 V микросхемы SF32LB58x |
| LDO2 | 2,8 | 3,3 | 100 | Питание eMMC или SD NAND |
| LDO3 | 2,8 | 3,3 | 100 | Питание LCD 3,3 V |
| LDO4 | 2,8 | 3,3 | 100 | Питание датчика сердечного ритма 3,3 V |
| HVSW1 | 2,8 | 5 | 150 | Питание аналогового аудиоусилителя класса K |
| HVSW2 | 2,8 | 5 | 150 | Питание GPS |
Подробные сведения приведены в даташите SF30147C.
5.2.1.2. Требования к питанию SF32LB58x¶
Для встроенного модуля питания PMU серии SF32LB58x действуют следующие параметры.
| Вывод питания PMU | Мин. напряжение (V) | Тип. напряжение (V) | Макс. напряжение (V) | Макс. ток (mA) | Описание |
|---|---|---|---|---|---|
| PVDD1 | 1,71 | 1,8 | 3,6 | 100 | Вход питания PVDD1 |
| PVDD2 | 1,71 | 1,8 | 3,6 | 50 | Вход питания PVDD2 |
| BUCK1_LX / BUCK1_FB | - | 1,25 | - | 100 | Выход BUCK1_LX соединяется с дросселем и внутренним входом питания 1; другой конец дросселя подключается к внешнему конденсатору |
| BUCK2_LX / BUCK2_FB | - | 0,9 | - | 50 | Выход BUCK2_LX соединяется с дросселем и внутренним входом питания 2; другой конец дросселя подключается к внешнему конденсатору |
| LDO_VOUT1 | - | 1,1 | - | 100 | Выход LDO; требуется внешний конденсатор |
| VDD_RET | - | 0,9 | - | 1 | Выход LDO RET; требуется внешний конденсатор |
| VDD_RTC | - | 1,1 | - | 1 | Выход LDO RTC; требуется внешний конденсатор |
| MIC_BIAS | 1,4 | - | 2,8 | - | Выход питания микрофона |
Ниже перечислены остальные выводы питания, которым требуется внешний источник.
| Другой вывод питания | Мин. напряжение (V) | Тип. напряжение (V) | Макс. напряжение (V) | Макс. ток (mA) | Описание |
|---|---|---|---|---|---|
| AVDD_BRF | 1,71 | 1,8 | 3,3 | 1 | Вход питания RF |
| AVDD18_DSI | 1,71 | 1,8 | 2,5 | 20 | Вход питания MIPI DSI; если интерфейс не используется, оставьте вывод неподключённым |
| AVDD33_ANA | 3,15 | 3,3 | 3,45 | 50 | Вход питания аналоговой части и RF PA |
| AVDD33_AUD | 3,15 | 3,3 | 3,45 | 50 | Вход питания аналоговой аудиочасти |
| AVDD33_USB | 3,15 | 3,3 | 3,45 | 50 | Вход питания USB |
| VDDIOA | 1,71 | 1,8 | 3,45 | - | Вход питания I/O для PA12–PA93 |
| VDDIOA2 | 1,71 | 1,8 | 3,45 | - | Вход питания I/O для PA0–PA11 |
| VDDIOB | 1,71 | 1,8 | 3,45 | - | Вход питания I/O для PB |
| VDDIOSA | 1,71 | 1,8 | 1,98 | - | Вход питания SIPA |
| VDDIOSB | 1,71 | 1,8 | 1,98 | - | Вход питания SIPB |
| VDDIOSC | 1,71 | 1,8 | 1,98 | - | Вход питания SIPC |
| GPADC_VREFP | - | - | - | - | Вход опорного напряжения GPADC; требуется только конденсатор, внешний источник питания не нужен |
| AUD_VREF | - | - | - | - | Вход опорного напряжения аудиочасти; требуется только конденсатор, внешний источник питания не нужен |
5.2.1.3. Рекомендуемые значения ёмкостей¶
| Вывод питания | Конденсатор | Описание |
|---|---|---|
| PVDD1 | 0,1 µF + 10 µF | Установите рядом с выводом по одному конденсатору 10 µF и 0,1 µF (всего два) |
| PVDD2 | 0,1 µF + 10 µF | Установите рядом с выводом по одному конденсатору 10 µF и 0,1 µF (всего два) |
| BUCK1_LX / BUCK1_FB | 0,1 µF + 4,7 µF | Установите рядом с выводом по одному конденсатору 4,7 µF и 0,1 µF (всего два) |
| BUCK2_LX / BUCK2_FB | 0,1 µF + 4,7 µF | Установите рядом с выводом по одному конденсатору 4,7 µF и 0,1 µF (всего два) |
| LDO_VOUT1 | 4,7 µF | Установите рядом с выводом не менее одного конденсатора 4,7 µF |
| VDD_RET | 0,47 µF | Установите рядом с выводом не менее одного конденсатора 0,47 µF |
| VDD_RTC | 0,1 µF | Установите рядом с выводом не менее одного конденсатора 0,1 µF |
| AVDD_BRF | 1 µF | Установите рядом с выводом не менее одного конденсатора 1 µF |
| AVDD18_DSI | 4,7 µF | Установите рядом с выводом не менее одного конденсатора 4,7 µF |
| AVDD33_ANA | 1 µF | Установите рядом с выводом не менее одного конденсатора 1 µF |
| AVDD33_AUD | 4,7 µF | Установите рядом с выводом не менее одного конденсатора 4,7 µF |
| AVDD33_USB | 1 µF | Установите рядом с выводом не менее одного конденсатора 1 µF |
| MIC_BIAS | 1 µF | Установите рядом с выводом не менее одного конденсатора 1 µF |
| VDDIOA / VDDIOA2 / VDDIOB | 1 µF | Установите рядом с выводом не менее одного конденсатора 1 µF |
| VDDIOSA / VDDIOSB / VDDIOSC | 1 µF | Установите рядом с выводом не менее одного конденсатора 1 µF |
5.2.1.4. Выбор дросселя BUCK¶
Основные параметры силового дросселя
L (индуктивность) = 4,7 µH, DCR (сопротивление постоянному току) ≤ 0,4 Ω, Isat (ток насыщения) ≥ 500 mA
5.2.1.5. Последовательность включения питания и сброс¶
В серии SF32LB58x предусмотрены встроенные функции POR (Power-On Reset, сброс при включении питания) и BOR (Brownout Reset, сброс при понижении напряжения), а также внешний аппаратный сигнал сброса RSTN.
Сигнал сброса RSTN следует подтянуть к напряжению домена PVDD1. Конденсатор 0,1 µF, подключённый к земле, формирует задержку сброса RC-цепью.
5.2.1.6. Типовая схема питания¶
Для питания шин серии SF32LB58x можно использовать PMIC SF30147C от SiFli; распределение шин приведено в таблице 5.2-1. Кроме того, в самой микросхеме предусмотрены два встроенных выхода BUCK и три выхода LDO.
5.2.1.7. Контрольный список проекта питания¶
- Убедитесь, что диапазон питания PVDD1/PVDD2 выбранной модели (1,71–3,6 V) соответствует фактической схеме питания.
- Проверьте, что дроссель BUCK соответствует требованиям: 4,7 µH, DCR ≤ 0,4 Ω, Isat ≥ 500 mA.
- Убедитесь, что для развязки PVDD1/PVDD2, BUCK1/2_LX/FB, LDO_VOUT1, VDD_RET и VDD_RTC используются рекомендованные в этом разделе конденсаторы.
- При использовании SF30147C проверьте, что распределение напряжения и тока между семью ключами нагрузки соответствует требованиям периферийных устройств.
- Убедитесь, что задержка RC-цепи сброса RSTN соответствует требованиям устройства к времени сброса.
5.2.2. Режимы работы и источники пробуждения¶
Стратегию низкого энергопотребления следует рассматривать вместе с функциями PBR, прерываниями пробуждения, ключами питания накопителей, питанием датчиков и внешними ключами нагрузки PMIC.
В серии SF32LB58x предусмотрено шесть интерфейсов PBR со следующими основными характеристиками:
- При включении питания уровень PBR0 меняется с 0 на 1; этот вывод можно использовать для управления некоторыми внешними ключами нагрузки (LSW). По умолчанию на PBR1–PBR5 установлен выходной уровень 0.
- Все выводы PBR0–PBR5 могут работать как выходы в режимах Standby и Hibernate.
- На PBR0–PBR5 можно вывести сигнал LPTIM.
- На PBR0–PBR5 можно вывести тактовый сигнал 32 kHz.
- PBR0–PBR3 можно настроить как входы сигналов пробуждения. Пока MCU активен, эти выводы не вызывают прерываний.
Все GPIO серии SF32LB58x могут использоваться для пробуждения в режимах Light Sleep и Deep Sleep. В режимах Standby и Hibernate доступны 16 источников прерывания пробуждения: шесть на PA и десять на PB.
| Источник прерывания | I/O | Описание |
|---|---|---|
| WKUP_PIN0 | PB54 | Сигнал прерывания 0 |
| WKUP_PIN1 | PB55 | Сигнал прерывания 1 |
| WKUP_PIN2 | PB56 | Сигнал прерывания 2 |
| WKUP_PIN3 | PB57 | Сигнал прерывания 3 |
| WKUP_PIN4 | PB58 | Сигнал прерывания 4 |
| WKUP_PIN5 | PB59 | Сигнал прерывания 5 |
| WKUP_PIN6 | PA64 | Сигнал прерывания 6 |
| WKUP_PIN7 | PA65 | Сигнал прерывания 7 |
| WKUP_PIN8 | PA66 | Сигнал прерывания 8 |
| WKUP_PIN9 | PA67 | Сигнал прерывания 9 |
| WKUP_PIN10 | PA68 | Сигнал прерывания 10 |
| WKUP_PIN11 | PA69 | Сигнал прерывания 11 |
| WKUP_PIN12 | PBR0 | Сигнал прерывания 12 |
| WKUP_PIN13 | PBR1 | Сигнал прерывания 13 |
| WKUP_PIN14 | PBR2 | Сигнал прерывания 14 |
| WKUP_PIN15 | PBR3 | Сигнал прерывания 15 |
Количество источников пробуждения требует уточнения
В тексте источника указано 16 источников прерывания для пробуждения: 6 на PA и 10 на PB. Однако в таблице перечислены 6 выводов PB, 6 выводов PA и 4 вывода PBR. Источник не поясняет, входят ли PBR в число выводов PB. До использования итоговых значений PA/PB в проекте уточните группировку у SiFli.
5.3. Генерация тактового сигнала¶
Для серии SF32LB58x требуются два внешних источника тактового сигнала: основной кварцевый резонатор 48 MHz и резонатор RTC 32,768 kHz.
| Резонатор | Параметры | Описание |
|---|---|---|
| 48 MHz | 7 pF ≤ CL ≤ 12 pF (рекомендуется 8,8 pF), ΔF/F0 ≤ ±10 ppm, ESR ≤ 30 Ω (рекомендуется 22 Ω) | Энергопотребление кварцевого генератора зависит от CL и ESR резонатора: чем меньше их значения, тем оно ниже. Предусмотрите места для параллельных согласующих конденсаторов рядом с резонатором; они не требуются при CL < 12 pF. |
| 32,768 kHz | CL ≤ 12,5 pF (рекомендуется 7 pF), ΔF/F0 ≤ ±20 ppm, ESR ≤ 80 kΩ (рекомендуется 38 kΩ) | Энергопотребление кварцевого генератора зависит от CL и ESR резонатора: чем меньше их значения, тем оно ниже. Предусмотрите места для параллельных согласующих конденсаторов рядом с резонатором; они не требуются при CL < 12,5 pF. |
| Модель | Производитель | Параметры |
|---|---|---|
| E1SB48E001G00E | Hosonic | F0 = 48,000000 MHz, ΔF/F0 = -6 ~ 8 ppm, CL = 8,8 pF, ESR ≤ 22 Ω макс., TOPR = -30 ~ 85 °C, корпус 2016 (метрический) |
| ETST00327000LE | Hosonic | F0 = 32,768 kHz, ΔF/F0 = -20 ~ 20 ppm, CL = 7 pF, ESR ≤ 70 kΩ макс., TOPR = -40 ~ 85 °C, корпус 3215 (метрический) |
| SX20Y048000B31T-8.8 | TKD | F0 = 48,000000 MHz, ΔF/F0 = -10 ~ 10 ppm, CL = 8,8 pF, ESR ≤ 40 Ω макс., TOPR = -20 ~ 75 °C, корпус 2016 (метрический) |
| SF32K32768D71T01 | TKD | F0 = 32,768 kHz, ΔF/F0 = -20 ~ 20 ppm, CL = 7 pF, ESR ≤ 70 kΩ макс., TOPR = -40 ~ 85 °C, корпус 3215 (метрический) |
Note
Общая рекомендация для резонатора 48 MHz ограничивает ESR значением ≤ 30 Ω (рекомендуется 22 Ω), тогда как для указанной модели SX20Y048000B31T-8.8 приведено ESR ≤ 40 Ω. Источник указывает оба значения, но не объясняет расхождение; до применения уточните у SiFli, подходит ли эта модель. Более высокий ESR также может увеличить статическое энергопотребление. При разводке PCB удалите медь GND слоя 2 непосредственно под резонатором, чтобы уменьшить паразитную нагрузочную ёмкость линии тактового сигнала.
Подробные сведения о перечисленных компонентах см. в списке одобренных поставщиков SiFli.
5.4. RF¶
В RF-тракте SF32LB58x используется встроенная широкополосная согласующая фильтрующая схема. Поэтому на PCB достаточно предусмотреть RF-дорожку с контролируемым импедансом 50 Ω. В проекте также следует зарезервировать место для π-образной согласующей цепи, предназначенной для фильтрации паразитных составляющих и согласования антенны.
Примечание
Номиналы компонентов согласующей цепи следует определить экспериментально с учётом фактической антенны и разводки PCB.
5.5. Пользовательские интерфейсы¶
5.5.1. Дисплей¶
5.5.1.1. Интерфейс дисплея MIPI DSI¶
Серия SF32LB58x поддерживает интерфейс дисплея MIPI DSI с двумя линиями данных.
| Сигнал MIPI DSI | I/O | Описание |
|---|---|---|
| CLKP | DSI_CLKP | Положительный сигнал тактовой линии MIPI |
| CLKN | DSI_CLKN | Отрицательный сигнал тактовой линии MIPI |
| D0P | DSI_D0P | Положительная линия данных MIPI 0 |
| D0N | DSI_D0N | Отрицательная линия данных MIPI 0 |
| D1P | DSI_D1P | Положительная линия данных MIPI 1 |
| D1N | DSI_D1N | Отрицательная линия данных MIPI 1 |
| - | AVDD18_DSI | Вход питания MIPI |
| - | DSI_REXT | Внешний резистор 10 кΩ на землю |
| - | AVSS_DSI | Земля |
| TE | PB2 | Сигнал tearing effect для синхронизации кадров MCU |
| RESET | PB5 | Сигнал сброса дисплея |
5.5.1.2. Интерфейс дисплея SPI/QSPI¶
Серия SF32LB58x поддерживает интерфейсы SPI с 3 или 4 проводами и Quad-SPI для подключения LCD-панели. HCPU использует LCDC1 на выводах PA, а LCPU — LCDC2 на выводах PB.
| Сигнал SPI | I/O (LCDC1) | I/O (LCDC2) | Описание |
|---|---|---|---|
| CSX | PA44 | PB08 | Выбор микросхемы |
| WRX_SCL | PA46 | PB10 | Тактовый сигнал |
| DCX | PA48 | PB03 | Сигнал данных/команды в режиме SPI с 4 проводами; линия данных 1 в режиме Quad-SPI |
| SDI_RDX | PA50 | PB09 | Вход данных в режимах SPI с 3/4 проводами; линия данных 0 в режиме Quad-SPI |
| SDO | PA50 | PB09 | Выход данных в режимах SPI с 3/4 проводами; соединяется с SDI_RDX |
| D[0] | PA47 | PB04 | Линия данных 2 в режиме Quad-SPI |
| D[1] | PA45 | PB06 | Линия данных 3 в режиме Quad-SPI |
| REST | PA74 | PB05 | Сигнал сброса дисплея |
| TE | PA43 | PB02 | Сигнал tearing effect для синхронизации кадров MCU |
5.5.1.3. Интерфейс дисплея MCU8080¶
Серия SF32LB58x поддерживает интерфейс MCU8080 для подключения LCD-панели.
| Сигнал MCU8080 | I/O | Описание |
|---|---|---|
| CSX | PA44 | Выбор микросхемы |
| WRX | PA46 | Строб записи данных |
| DCX | PA48 | Выбор между данными дисплея и командой |
| RDX | PA50 | Строб чтения |
| D[0] | PA47 | Данные 0 |
| D[1] | PA45 | Данные 1 |
| D[2] | PA26 | Данные 2 |
| D[3] | PA27 | Данные 3 |
| D[4] | PA42 | Данные 4 |
| D[5] | PA51 | Данные 5 |
| D[6] | PA52 | Данные 6 |
| D[7] | PA58 | Данные 7 |
| REST | PA24 | Сброс |
| TE | PA43 | Сигнал tearing effect для синхронизации кадров MCU |
Описание сигнала RDX
В источнике RDX описан как «строб чтения для записи данных» — это внутреннее противоречие. В таблице он указан как строб чтения; перед выпуском уточните у SiFli предполагаемую функцию RDX.
5.5.1.4. Интерфейс дисплея DPI¶
Серия SF32LB58x поддерживает интерфейс DPI для подключения LCD-панели.
| Сигнал DPI | I/O | Описание |
|---|---|---|
| CLK | PA12 | Тактовый сигнал |
| DE | PA13 | Разрешение передачи данных |
| HSYNC | PA14 | Сигнал строчной синхронизации |
| VSYNC | PA15 | Сигнал кадровой синхронизации |
| SD | PA18 | Управление выключением дисплея |
| CM | PA19 | Переключение режимов Normal Color и Reduced Color |
| R0-R7 | PA22/PA23/PA24/PA25/PA26/PA27/PA43/PA44 | Данные пикселей (красный канал R0-R7) |
| G0-G7 | PA45/PA46/PA47/PA48/PA50/PA53/PA54/PA55 | Данные пикселей (зелёный канал G0-G7) |
| B0-B7 | PA56/PA57/PA58/PA61/PA62/PA63/PA65/PA67 | Данные пикселей (синий канал B0-B7) |
5.5.1.5. Интерфейс дисплея JDI¶
Серия SF32LB58x поддерживает параллельный и последовательный интерфейсы JDI для подключения LCD-панели. Сигналы интерфейса мультиплексируются с выводами LCDC1 (PA) или LCDC2 (PB); рекомендуется использовать LCDC2 (PB).
| Сигнал JDI | I/O (LCDC1) | I/O (LCDC2) | Описание |
|---|---|---|---|
| JDI_VCK | PA19 | PB15 | Тактовый сигнал сдвига вертикального драйвера |
| JDI_VST | PA22 | PB19 | Сигнал запуска вертикального драйвера |
| JDI_XRST | PA25 | PB16 | Сброс горизонтального и вертикального драйверов |
| JDI_HCK | PA43 | PB05 | Тактовый сигнал сдвига горизонтального драйвера |
| JDI_HST | PA44 | PB10 | Сигнал запуска горизонтального драйвера |
| JDI_ENB | PA45 | PB12 | Разрешение записи в память пикселей |
| JDI_R1 | PA46 | PB09 | Данные красного канала (нечётные пиксели) |
| JDI_R2 | PA47 | PB06 | Данные красного канала (чётные пиксели) |
| JDI_G1 | PA48 | PB08 | Данные зелёного канала (нечётные пиксели) |
| JDI_G2 | PA50 | PB04 | Данные зелёного канала (чётные пиксели) |
| JDI_B1 | PA65 | PB02 | Данные синего канала (нечётные пиксели) |
| JDI_B2 | PA67 | PB03 | Данные синего канала (чётные пиксели) |
| JDI_XFRP | PBR1 | PBR1 | Сигнал управления жидкокристаллическим элементом (пиксель «включён») |
| JDI_VCOM/FRP | PBR2 | PBR2 | Сигнал общего электрода / сигнал управления жидкокристаллическим элементом (пиксель «выключен») |
| Сигнал JDI | I/O (LCDC1) | I/O (LCDC2) | Описание |
|---|---|---|---|
| JDI_SCS | PA82 | PB03 | Сигнал выбора микросхемы |
| JDI_SCLK | PA84 | PB02 | Тактовый сигнал последовательного интерфейса |
| JDI_SO | PA86 | PB06 | Выход последовательных данных |
| JDI_DISP | PA90 | PB04 | Сигнал включения/выключения дисплея |
| JDI_EXTCOMIN | PA91 | PB05 | Вход полярности инверсии COM |
5.5.2. Сенсорный экран и подсветка¶
Серия SF32LB58x поддерживает интерфейс I2C для контроллера сенсорной панели и вход прерывания её состояния. Сигнал PWM управляет включением драйвера подсветки и её яркостью.
| Сигнал сенсорной панели/подсветки | I/O | Описание |
|---|---|---|
| Прерывание | PA69 | Сигнал прерывания состояния сенсорной панели (может пробуждать микросхему) |
| I2C1_SCL | PA17 | Тактовый сигнал I2C сенсорной панели |
| I2C1_SDA | PA16 | Линия данных I2C сенсорной панели |
| BL_PWM | PB44 | Сигнал управления подсветкой PWM |
| Сброс | PA15 | Сигнал сброса контроллера сенсорной панели |
| Включение питания | PA12 | Сигнал включения питания сенсорной панели |
5.5.3. Аудио¶
В серии SF32LB58x доступны различные аудиоинтерфейсы со следующими характеристиками:
- Серия SF32LB58x поддерживает три интерфейса I2S. I2S1 работает только на вход, а I2S2 и I2S3 поддерживают и вход, и выход. Все три интерфейса работают только в режиме ведущего устройства; режим ведомого устройства не поддерживается.
- Для входа сигнала с микрофона I2S рекомендуется использовать I2S1.
- Для аудио-ЦАП рекомендуется использовать I2S2.
- Для аудиокодека рекомендуется использовать I2S3.
- Предусмотрены два входных интерфейса PDM для цифровых микрофонов. К каждому интерфейсу PDM можно подключить до двух цифровых микрофонов; поэтому число интерфейсов не следует путать с числом микрофонов.
- Поддерживаются два входа для аналоговых микрофонов. Для каждого нужен разделительный конденсатор ёмкостью не менее 2,2 µF, блокирующий постоянную составляющую. Микрофоны питаются от вывода MIC_BIAS микросхемы SF32LB58x.
- Можно подключить внешний аналоговый аудиоусилитель мощности. Дорожки P и N каждого канала DAC следует разводить как дифференциальную пару и экранировать экраном, подключённым к земле. Паразитная ёмкость дорожек должна быть менее 10 pF. В источнике приведены противоречивые ограничения длины дорожек; см. примечание ниже.
- Поддерживается подключение стереонаушников с аналоговым интерфейсом.
Расхождение в длине DAC-дорожек в источнике
В аппаратном руководстве SiFli указаны два разных ограничения длины DAC-дорожек: в аудиообзоре — <2 cm, а в подробном разделе о разводке печатной платы для DAC — <2 mm. Источник не объясняет это расхождение. До завершения разводки печатной платы уточните у SiFli, какое ограничение применимо; не считайте, что одно значение заменяет другое.
| Аудиосигнал | I/O | Описание |
|---|---|---|
| I2S1_LRCK | PA14 | Тактовый сигнал кадров I2S1 |
| I2S1_SDI | PA18 | Вход данных I2S1 |
| I2S1_BCK | PA23 | Тактовый сигнал битов I2S1 |
| I2S2_LRCK | PA84 | Тактовый сигнал кадров I2S2 |
| I2S2_SDI | PA86 | Вход данных I2S2 |
| I2S2_SDO | PA82 | Выход данных I2S2 |
| I2S2_BCK | PA91 | Тактовый сигнал битов I2S2 |
| I2S3_LRCK | PB31 | Тактовый сигнал кадров I2S3 |
| I2S3_SDI | PB27 | Вход данных I2S3 |
| I2S3_SDO | PB24 | Выход данных I2S3 |
| I2S3_BCK | PB30 | Тактовый сигнал битов I2S3 |
| I2S3_MCLK | PB34 | Главный тактовый сигнал I2S3 |
| PDM1_CLK | PA23 | Тактовый сигнал PDM1 |
| PDM1_DATA | PA18 | Данные PDM1 |
| PDM2_CLK | PA25 | Тактовый сигнал PDM2 |
| PDM2_DATA | PA22 | Данные PDM2 |
| AU_ADC1P/AU_ADC1N | ADC1P/ADC1N | Аналоговый вход 1P/1N |
| AU_ADC2P/AU_ADC2N | ADC2P/ADC2N | Аналоговый вход 2P/2N |
| AU_DAC1P/AU_DAC1N | DAC1P/DAC1N | Аналоговый выход 1P/1N |
| AU_DAC2P/AU_DAC2N | DAC2P/DAC2N | Аналоговый выход 2P/2N |
Мультиплексирование выводов
I2S1_SDI использует общий вывод PA18 с PDM1_DATA, а I2S1_BCK — общий вывод PA23 с PDM1_CLK. Для I2S1_LRCK используется PA14, а для PDM2_DATA — PA22. Перед завершением схемы проверьте выбранную аудиофункцию в программной конфигурации интерфейсов.
Аналоговый вход MIC микросхемы SF32LB58x поддерживает несимметричный и дифференциальный режимы; в обоих случаях требуется разделительный конденсатор 2,2 µF. Сигналы AU_ADC1P/AU_ADC1N/AU_ADC2P/AU_ADC2N подключаются со стороны SF32LB58x. Аналоговые выходы AU_DAC1P/AU_DAC1N/AU_DAC2P/AU_DAC2N можно подключить ко входу усилителя стереонаушников или внешнего аналогового аудиоусилителя мощности. Аналоговый аудиоусилитель и усилитель I2S настраиваются через I2C3.
5.5.4. Кнопки¶
5.5.4.1. Кнопка питания и сброса при длительном нажатии¶
Для кнопки питания серии SF32LB58x рекомендуется использовать сигнал PB54. Одна кнопка обеспечивает включение/выключение коротким нажатием и сброс при длительном нажатии. Вход активен высоким уровнем; если удерживать кнопку более 10 секунд, микросхема автоматически сбросится.
5.5.4.2. Функциональная кнопка или поворотный энкодер¶
Серия SF32LB58x поддерживает вход функциональной кнопки и сигналы поворотного энкодера; для обоих требуется подтяжка к питанию. Также поддерживается оптический датчик слежения, который рекомендуется подключать через интерфейс I2C4.
| Сигнал I2C | I/O | Описание |
|---|---|---|
| INT | PA58 | Вход прерывания оптического датчика слежения |
| SDA | PA59 | Данные I2C оптического датчика слежения |
| SCL | PA60 | Тактовый сигнал I2C оптического датчика слежения |
5.5.5. Вибромотор¶
Серия SF32LB58x поддерживает несколько выходов PWM, которые можно использовать для управления вибромотором.
Important
Если в ПО включён макрос масштабирования частоты HCPU #define BSP_PM_FREQ_SCALING 1, при переходе в поток ожидания частота HCPU снижается, из-за чего меняется частота PWM на соответствующих выводах PA. Поэтому рекомендуется выводить сигнал PWM на вывод PB.
5.6. Хранение данных и подключение¶
5.6.1. Настройка загрузки¶
В серии SF32LB58x для выбора режима загрузки предусмотрен вывод Mode.
Уровень Mode |
Описание |
|---|---|
| Высокий | После включения питания запускается режим загрузки |
| Низкий | После включения питания выполняется переход к области пользовательского приложения |
Примечания
- Вывод
Modeотносится к тому же домену напряжения, что и VDDIOA. - Для фиксации уровня подтяните
Modeчерез резистор 10 kΩ к питанию или GND; вывод не должен оставаться неподключённым или переключаться. - На серийных платах необходимо предусмотреть контрольную точку
Modeдля загрузки прошивки и калибровки резонатора; перемычка не требуется. - На тестовых платах рекомендуется предусмотреть перемычку
Mode, чтобы после сбоя прошивки можно было запустить плату в режиме загрузки.
5.6.2. Накопители¶
Серия SF32LB58x поддерживает интерфейс MPI3 или MPI4 для подключения внешней памяти NOR Flash и SPI NAND Flash, а также интерфейс SD1 для подключения внешних SD NAND и eMMC.
5.6.2.1. Интерфейс QSPI NAND Flash¶
На эталонной плате EVB для SF32LB58x по умолчанию интерфейс MPI4 используется для подключения внешней памяти SPI NAND Flash.
| Сигнал Flash | Сигнал I/O (MPI4) | Описание |
|---|---|---|
| CS# | PA10 | Выбор микросхемы, активный низкий уровень |
| SO | PA04 | Вход данных (двунаправленная линия данных 1) |
| WP# | PA01 | Выход защиты от записи (двунаправленная линия данных 2) |
| SI | PA05 | Выход данных (двунаправленная линия данных 0) |
| SCLK | PA09 | Выход тактового сигнала |
| Hold# | PA06 | Выход данных (двунаправленная линия данных 3) |
Примечания
- Если на производственной линии требуется записывать прошивку во внешнюю флеш-память, программа загрузчика должна установить высокий уровень на выводе PA43 управления питанием внешней флеш-памяти, чтобы включить её питание.
- Вывод Hold# памяти SPI NAND Flash необходимо подтянуть резистором 10 kΩ к напряжению питания этой памяти.
5.6.2.2. Интерфейс SDIO для eMMC и microSD¶
Серия SF32LB58x поддерживает два интерфейса SDIO. На EVB по умолчанию SD1 подключён к eMMC или SD NAND, а SD2 — к SD-карте или микросхеме Wi-Fi.
Для SD1 используются 12 GPIO (PA00–PA11) с питанием от домена VDDIOA2. Поддерживаются уровни 1,8 V и 3,3 V; выберите напряжение в соответствии с уровнями интерфейса периферии. Для SPI NAND Flash и eMMC рекомендуется напряжение 1,8 V. Микросхемы SD NAND Flash поддерживают только уровень интерфейса 3,3 V, поэтому в этом случае установите для VDDIOA2 напряжение 3,3 V.
| Сигнал SD1 | Сигнал I/O | Описание |
|---|---|---|
| SD1_D7 | PA00 | Данные 7 |
| SD1_D2 | PA01 | Данные 6 |
| SD1_D5 | PA03 | Данные 5 |
| SD1_D1 | PA04 | Данные 1 |
| SD1_D0 | PA05 | Данные 0 |
| SD1_D3 | PA06 | Данные 3 |
| SD1_D4 | PA07 | Данные 4 |
| SD1_D6 | PA08 | Данные 6 |
| SD1_CLK | PA09 | Тактовый сигнал |
| SD1_CMD | PA10 | Сигнал команды |
Проверка обозначений SD1
Источник указывает, что SD1 использует 12 GPIO (PA00–PA11), но в таблице сигналов перечислено только 10 сигналов (SD1_D[7:0], CLK и CMD). Кроме того, в таблице и SD1_D2, и SD1_D6 описаны как "Data 6". Источник не указывает назначение двух отсутствующих в таблице GPIO и не объясняет повторяющуюся подпись. До завершения схемы проверьте полное назначение выводов SD1 по даташиту микросхемы.
| Сигнал SD2 | Сигнал I/O | Описание |
|---|---|---|
| SD2_CMD | PA70 | Сигнал команды |
| SD2_D1 | PA75 | Данные 1 |
| SD2_D0 | PA76 | Данные 0 |
| SD2_CLK | PA77 | Тактовый сигнал |
| SD2_D2 | PA79 | Данные 2 |
| SD2_D3 | PA81 | Данные 3 |
5.6.3. USB¶
USB-интерфейс серии SF32LB58x поддерживает USB 2.0 HS в режимах Host и Device. Предусмотрите защиту TVS от каждой из линий USB DP и DM к земле; ёмкость перехода TVS должна быть менее 5 pF. Дорожки DP/DM на PCB следует разводить дифференциальной парой с импедансом 90 Ω.
5.7. Производство¶
5.7.1. Интерфейсы отладки и загрузки¶
Серия SF32LB58x поддерживает стандартный для Arm® интерфейс отладки SWD, который подключается к средствам EDA для пошаговой отладки. При подключении отладчика SEGGER® J-Link® настройте его питание от внешнего источника — платы с SF32LB58x.
В SF32LB58x доступны один интерфейс SWD и шесть выбираемых интерфейсов UART для вывода отладочной информации.
| Сигнал UART | I/O | Описание |
|---|---|---|
| TXD1 | PA31 | RXD UART1, стандартный порт вывода сообщений HCPU |
| RXD1 | PA32 | TXD UART1, стандартный порт вывода сообщений HCPU |
| TXD2 | PA28 | RXD UART2 |
| RXD2 | PA29 | TXD UART2 |
| TXD3 | PA21 | RXD UART3 |
| RXD3 | PA20 | TXD UART3 |
| TXD4 | PB37 | RXD UART4, стандартный порт вывода сообщений LCPU |
| RXD4 | PB36 | TXD UART4, стандартный порт вывода сообщений LCPU |
| TXD5 | PB18 | RXD UART5 |
| RXD5 | PB17 | TXD UART5 |
| TXD6 | PB14 | RXD UART6 |
| RXD6 | PB13 | TXD UART6 |
| SWCLK | PB07 | Тактовый сигнал J-Link |
| SWDIO | PB11 | Сигнал данных J-Link |
Примечание
Сигналы UARTx RXD не должны оставаться неподключёнными; при инициализации ПО включите внутреннюю подтяжку к питанию.
5.7.2. Программирование в производстве и доступ к аппаратуре¶
Доступ для программирования в производстве, восстановления и калибровки следует предусмотреть до окончательного утверждения корпуса и производственной оснастки. Как минимум, обеспечьте доступ к питанию, земле, SWD, необходимым выходам отладки UART, выводам загрузки/конфигурации, а также к сбросу на плате и точкам управления PMIC, которые могут потребоваться для восстановления устройства, если прошивка не запускается.
5.7.3. Контрольные списки схемы и чертежей PCB¶
- Убедитесь, что выбранная схема питания (непосредственное питание от встроенной PMU или с помощью SF30147C) соответствует бюджету энергопотребления системы.
- Проверьте, что вывод Mode для выбора режима загрузки оснащён внешним резистором 10 kΩ и контрольной точкой на серийных платах.
- Убедитесь, что параметры резонаторов 48 MHz/32,768 kHz соответствуют рекомендациям и что под резонатором удалена медь GND слоя 2.
- Проверьте, что выбранные интерфейсы накопителей (MPI4/SD1/SD2) соответствуют конфигурации загрузки и что учтён вывод PA43 управления питанием внешней флеш-памяти.
- Убедитесь, что выбранный интерфейс дисплея (MIPI-DSI/SPI-QSPI/MCU8080/DPI/JDI) соответствует назначению выводов LCDC1/LCDC2.
- Назначьте выводы отладочных портов (SWD и 6 UART) и включите внутреннюю подтяжку выводов RXD UART.
- Проверьте мультиплексирование аудиоинтерфейсов I2S/PDM и аналогового аудио, а также соблюдение ограничений на дифференциальные дорожки.
- Линии USB DP и DM защищены TVS, подключёнными к земле; ёмкость перехода < 5 pF.
Последнее обновление: