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嵌入式小白入门必读:核心板使用的5大注意事项

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发表于 2021-5-12 11:08 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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要知道,目前市面上购买的核心板、开发板不仅在价格上参差不齐,注意事项也存在不同。虽然说很多人不是第一次购买板子,但确实有些注意细节没有很好把控。基于此,本次我以Tronlong创龙科技的核心板为例子,给大家简单举例刚入门的小白购买核心板后必须知道的5大注意事项,老手也可以进行翻页,如有补充欢迎评论区留言,谢谢!

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1 、核心板存放
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核心板在测试、转运、存储等过程中要注意存放,请勿直接叠放,否则会造成元器件刮花或脱落,应使用防静电托盘或类似转运盒进行存放。

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核心板如需存储超过7天,应使用防静电袋包装并放入干燥剂,进行密封保存(如下图),以保证产品的干燥。核心板邮票孔焊盘如长期暴露在空气中,容易受潮氧化,影响SMT时的焊接质量。如核心板在空气中暴露超过6个月,且其邮票孔焊盘已被氧化,建议进行烘烤后再进行SMT,烘烤温度一般为120℃,烘烤时间不少于6小时,具体需根据实际情况调整。
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由于托盘为非耐高温材质,请勿将核心板放在托盘直接烘烤。

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2 、底板 PCB 设计

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在进行底板 PCB 设计时,需将核心板背面元器件布局区域与底板封装重叠处挖空,挖空尺寸请参考评估底板。

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创龙科技提供了 allegro 16.2 和 AD09 版本的邮票孔焊盘 PCB 封装作为参考,其中 Allegro16.2版本封装经过生产验证,底板设计时可直接使用。

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如需自行设计邮票孔焊盘封装,请严格参照产品资料“5-硬件资料/核心板资料”目录下的核心板 DXF 文件。为便于核心板与底板之间有良好的接触,一般建议底板焊盘长度要比核心板多0.5mm左右。

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3、 PCBA 生产
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在接触核心板和底板之前,请通过静电释放柱释放人体所带的静电,并佩戴有绳防静电手环、防静电手套或防静电手指套,如下图所示。

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请使用防静电工作台,并保持工作台与底板的整洁,请勿将金属物件靠近底板以防误触短路。底板请勿直接放置在工作台,请将其放在防静电的气泡膜、泡沫棉或其他软质非导电材料上,有效保护板卡,如下图所示。

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安装核心板时,请注意起始位置的方向标识(如下图所示),并根据四角方框定位核心板安装是否到位。

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将核心板安装到底板一般有两种方式:一是通过回流焊上机贴片安装;二是人工焊接安装,建议焊接温度不能超过380℃。

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人工拆卸或焊接安装核心板时,请使用专业 BGA 返修台进行操作,同时请使用专用风口,风口温度一般不能高于 250℃。人工拆卸核心板时,请注意将核心板保持水平,避免出现因倾斜抖动,导致核心板元器件偏移。

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回流焊上机贴片或人工拆卸过程中的温度曲线,建议按下图常规无铅工艺的炉温曲线进行炉温控制。

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4 、核心板常见损坏原因
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请在使用核心板前认真阅读本章节,并按照说明进行操作,避免损坏核心板板载处理器。
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4.1 处理器损坏原因分析

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核心板板载处理器损坏,是在使用核心板进行二次开发的过程中必须重点关注的问题。据Tronlong创龙科技对核心板板载处理器损坏情况统计结果,主要包括(但并不仅限于)以下情况:

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(1) 带电热插拔外设或者外接模块,造成核心板板载处理器损坏。
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(2) 调试过程中使用金属性质的物品时,存在误触碰导致IO受到电应力影响,导致IO损坏,或触碰到板卡的某些器件导致瞬间对地短路,造成相关电路和核心板处理器损坏。
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(3) 调试过程中使用手指直接触碰芯片的焊盘或引脚,人体静电可能造成核心板板载处理器损坏。
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(4) 自制底板在设计上存在不合理的地方,比如电平不匹配、负载电流过大、受到过冲或下冲影响等,均可能造成核心板板载处理器损坏。
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(5) 调试过程中存在对外设接口进行接线调试,接线错误或接线另外端悬空时触碰到其他导电材料、IO接线错误等受到电应力破坏,造成核心板板载处理器损坏。

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4.2 处理器 IO 损坏原因分析
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经创龙科技多次对处理器损坏进行模拟实验,得出处理器IO损坏情况如下:

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(1) 处理器IO与大于5V的电源短接后,处理器发热异常并损坏。
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(2) 对处理器IO进行±8KV接触放电,处理器瞬间损坏。

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使用万用表通断档,分别对被5V电源短接和ESD损坏的处理器端口进行测量,发现IO均对处理器的GND 短路,与IO有关的电源域也对GND短路。
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核心板板载处理器端口最大电压输入范围,以及处理器 ESD 防护等级参数可在处理器相关芯片数据手册中查阅。在使用核心板或基于核心板设计底板时,请先详细阅读处理器数据手册。
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图 9 举例:AM335x 处理器 ESD 防护等级

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图 10 举例:AM335x处理器 IO 电压输入范围

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5 核心板使用注意事项

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5.1 IO 设计注意事项

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(1) GPIO作为输入时,要确保最高电压不可超过端口最大输入范围。如AM335x处理

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器 GPIO 输入电压最高电压不超过 3.3V,最低不低于-0.3V。
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(2) GPIO作为输入时,由于IO的驱动能力有限,设计IO最大输出不超过数据手册规定的最大输出电流值。
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(3) 其余非 GPIO 端口,应参考对应处理器的芯片手册,确保输入不超过芯片手册规定的范围。
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(4) 与其他板卡、外设或调试器直接连接的端口,如 JTAG、USB 等端口应并接 ESD器件和钳压保护电路。
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(5) 与其他强干扰板卡、外设连接的端口,应设计光耦隔离电路,并注意隔离电源和光耦的隔离设计。
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5.2 电源设计注意事项

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(1) 建议使用评估底板的参考电源方案进行底板设计,或参考核心板最大功耗参数,选用合适的电源方案。
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(2) 应先对底板各路电源进行电压和纹波测试,确保底板电源稳定可靠后,方可安装核心板进行调试。

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(3) 对于人体可触碰的按键以及连接器等,建议增加ESD、TVS等防护设计。

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(4) 在产品组装过程中,注意带电设备之间的安全间距,避免触碰到核心板与底板。
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5.3 作业注意事项

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(1) 严格按照规范进行调试,避免带电插拔外接设备。
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(2) 使用仪表进行测量时,需注意连接线的绝缘性,尽量避免测量IO密集型的接口,如 FFC 连接器。
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(3) 如拓展口引出IO与大于端口最大输入范围的电源相邻,应避免IO与该电源短接。

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(4) 在调试、测试、生产过程中,应保证在静电防护良好的环境中进行作业。

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以上则为核心板的5大注意事项,如有任何疑问可下方评论区留言~~

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发表于 2021-5-12 13:40 | 只看该作者
是的,GPIO作为输入时,由于IO的驱动能力有限,设计IO最大输出不超过数据手册规定的最大输出电流值。

点评

欢迎补充  详情 回复 发表于 2021-6-30 14:14

该用户从未签到

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 楼主| 发表于 2021-6-30 14:14 | 只看该作者
nut1 发表于 2021-5-12 13:40
* T- a# Z* f+ D0 ?1 H是的,GPIO作为输入时,由于IO的驱动能力有限,设计IO最大输出不超过数据手册规定的最大输出电流值。

1 e- h7 d. ]) k8 V欢迎补充# `- l  R! A- F8 T) @
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