核心板如何加速和簡(jiǎn)化基于處理器的設(shè)計(jì)

核心板如何加速和簡(jiǎn)化基于處理器的設(shè)計(jì)OtherPartsDiscussedinPost：AM6442如果您是一個(gè)基于Arm?的處理器開發(fā)新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者，您可能已經(jīng)習(xí)慣了使用4-48個(gè)引腳的IC，您也有可能會(huì)用到更多引腳的芯片，盡管這樣，查閱datasheet并確保電路正確連接會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間。但是即使在這些準(zhǔn)備工作之后，考慮設(shè)計(jì)一個(gè)帶有處理器、DDR存儲(chǔ)、eMMC、復(fù)雜layout，Wi–Fi，藍(lán)牙，以及多層PCB設(shè)計(jì)、長(zhǎng)度和阻抗匹配的走線、符合EMI/EMC的設(shè)計(jì)仍然是困難且耗時(shí)的。如果您沒有從處理器開始設(shè)計(jì)PCB所需的經(jīng)驗(yàn)，或者沒有足夠的時(shí)間從頭開始開發(fā)，又或者是需要一個(gè)協(xié)議兼容的系統(tǒng)來集成，您可以考慮使用核心板（SOMs，Systems-on-Module）。核心板采用緊湊型設(shè)計(jì)，因此可以便于安裝在狹窄的空間中，例如家庭自動(dòng)化應(yīng)用所要求的外殼。核心板具有高穩(wěn)定性，使其更適用于嚴(yán)苛的樓宇或者工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用。使用核心板有助于縮短您產(chǎn)品的上市時(shí)間，降低開發(fā)成本和設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。在TI的第三方生態(tài)合作伙伴中，有一些供應(yīng)商設(shè)計(jì)和制造基于TI處理器的核心板，并提供定制底板的設(shè)計(jì)服務(wù)、并且他們會(huì)免費(fèi)提供技術(shù)支持和承諾產(chǎn)品長(zhǎng)期可用性。為了充分的理解核心板及其優(yōu)勢(shì)，讓我們先了解一些術(shù)語(yǔ)：核心板（SOMs，Systems-on-Module）是完整實(shí)現(xiàn)嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的PCB，它集成了處理器（或多處理器單元）和處理器正常運(yùn)行所需的所有IC，包括ROM、RAM、電源管理IC、晶體振蕩器和無源器件。核心板和底板之間的采用高密連接器的方式，構(gòu)建了一個(gè)與應(yīng)用無關(guān)的嵌入式計(jì)算機(jī)平臺(tái)，連接器的引腳定義可能是每個(gè)廠家專有的或通用的。“SOMs”一詞有時(shí)也被用來描述嵌入式PCB的整體行業(yè)，盡管在技術(shù)上來說并不很準(zhǔn)確。圖1是核心板的俯瞰圖和底視圖，采用HDI板對(duì)板連接器。圖1：PHYTEC的phyCORE-AM64x核心板，采用AM6442處理器：頂部（左）；和底部（右）。（圖片由PHYTEC提供）計(jì)算機(jī)模塊（COM，Computer-on-Module）與核心板是差不多的概念，大多數(shù)人會(huì)用首字母縮寫SOM或者COM。但無論是SOMs還是COM，都是“模塊”，也就是說它還需要一個(gè)PCB底板連接，才能在最終產(chǎn)品中使用。載板（CB，CarrierBoard）或底板是與核心板模塊（SOM或COM）的配對(duì)的PCBA，其實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用中所有需要用到的外設(shè)。一個(gè)需要顯示的應(yīng)用可能會(huì)在底板上設(shè)計(jì)一個(gè)HDMI接口，而需要以太網(wǎng)的產(chǎn)品則需要一個(gè)RJ45連接器。由于核心板模塊是與應(yīng)用無關(guān)的，它更容易根據(jù)應(yīng)用所需外設(shè)以及最終產(chǎn)品的外殼尺寸來定制底板。底板在中間有一個(gè)空區(qū)，核心板模塊可以放置在連接器上，如圖2所示。圖2：PHYTEC用于phyCORE-AM64x核心板的phyBOARD-AM64x底板（CB）PCB。（圖片由PHYTEC提供）開發(fā)套件（DevKit或簡(jiǎn)稱DVK）將核心板與底板相連接，試圖最大限度地引出核心板理論上可能的功能接口。開發(fā)人員在為特定應(yīng)用設(shè)計(jì)定制底板之前，可以使用開發(fā)套件來開發(fā)軟件或評(píng)估系統(tǒng)。開發(fā)套件的底板有時(shí)會(huì)把兩個(gè)不會(huì)同時(shí)使用的功能用多路復(fù)用器都實(shí)現(xiàn)出來。開發(fā)套件還包括例如LCD屏幕和電源之類的配件。開發(fā)套件是將核心板安裝在通用底板上后的完整產(chǎn)品，如圖3所示。圖3：PHYTEC的phyBOARD-AM64x-Electra開發(fā)套件（SOM+CB）。（圖片由PHYTEC提供）單板計(jì)算機(jī)（SBC，Single-boardComputer）是單個(gè)PCB組成的嵌入式計(jì)算機(jī)產(chǎn)品，其中包含處理器、支持系統(tǒng)運(yùn)行所需的IC和外圍連接器。雖然它可能包括連接的配件，例如連接到相機(jī)模塊的擴(kuò)展卡或排線，但SBC不需要額外的PCB來工作。應(yīng)用套件是封裝在外殼中的SOM+CB或SBC，作為適用于特定應(yīng)用的產(chǎn)品銷售。應(yīng)用套件獨(dú)立運(yùn)行，或者使用有線或無線通信協(xié)議集成到一個(gè)更大的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中。應(yīng)用套件外殼通常有安裝孔以便于安裝。如您所見，核心板是緊湊型、低成本、易于集成的模塊化的計(jì)算機(jī)。它是實(shí)現(xiàn)將產(chǎn)品推向市場(chǎng)并適用于幾乎所有應(yīng)用的最快方法之一。它可以支持針對(duì)