炬芯(Actions)SmartSpeaker ATS281X之硬件设计指南(4)

    ATS281X 藍牙芯片系列,具有豐富的接口和更高的帶寬,更多的內存。其中ATS2819可以應用在更多的差異化市場,如藍牙耳機,拉桿音響,後裝車機,麥克風,智能音響等等。在此將對硬件設計,EMI,ESD,校準,認證做一系列完整的介紹。更多的功能及應用,請参考大大通-方案知識庫“基於炬芯(Actions) ATS2819的TWS藍牙音箱方案”

https://www.wpgdadatong.com/solution/detail?PID=5238


(九)硬件设计指南(4)

七、USB 部分

1.电路图设计及其原理说明
1>ATS2819/ATS2819P 可支持 USB1.1 FS,支持 HOST 和 DEVICE 模式,HOST 模式需要额外 的升压电路来提供 5V 电压。HOST 和 DEVICE 模式不能同时工作。
2>USB 数据线上不能串联元件,并联压敏电阻要选择等效电容(≤3PF)小的类型。
3>WIO 需通过分压电路连到 DC5V 上,以此提高 U 盘的兼容性。

2.PCB设计说明
1>USB 接口的 DP 和 DM 不要接反。USB DP 和 USB DM 为差分信号线,应遵循差分 走线原则,差分阻抗 90±10%欧姆;差分线包地处理,少打过孔。
2>USB 走线不要有分叉,如果同时有 HOST 功能,USB 走线必须先到 USB HOST 口, 再到 USB DEVICE 口。


八、Nor Flash

1.电路图设计及其原理说明

ATS2819/ATS2819P 内建两组 SPI 控制器,均支持一线和两线方式。其中 ATS2819 MCP NOR Flash,所以只有 SPI1 可供使用。

2.PCB设计说明
1>Flash 属于干扰较大的数字电路,其读写信号线和数据信号线的电场辐射较强,频率不 固定,有可能影响 Audio 部分,设计时注意将这些网络远离 Audio 和 RF 部分,在需要 通过 EMI 的方案中,尽量将这些网络埋在 PCB 内层,并通过地层隔离。退耦电容靠近 Flash 的管脚放置。
2>Flash 的读写信号线走线尽量短、少打过孔、包地处理。

九、Card 模块

1.电路图设计及其原理说明

ATS2819/ATS2819P 支持 SD,MMC/MMC+等几种卡接口,采用 1 线模式。
在卡电路中,高速信号一般指 SD 卡和 MMC 卡的 Clock,Command 信号。考虑到卡兼容性,卡 的控制命令总线和数据总线需要保证时序的一致性。

1>卡总线的上拉\下拉电阻建议按照标准方案原理图进行设计。
2>需 EMI 认证时,卡的数据线、时钟线需要预留 EMI 器件。并在 SDCLK、DATA 建议预 留 22R 的串联电阻,以便进行阻抗匹配,防止信号反射。
3>一线卡方案时,卡的 SD_DAT3 需通过 47K 电阻上拉。
4>考虑到有某些卡存在瞬时抽电过大,需要在 VCC 与 SD_VCC 之间串一个 7R/2.2R/1R (阻值视实际情况选择)电阻,并在 SDVCC 加滤波电压。
5>为了卡兼容性,设计上可以通过 GPIO 控制 MOS 方式给卡供电,可以单独为卡断电复 位,提高兼容性。


2.PCB设计说明
1>SDCLK 走线尽量短且包地处理,尽量少打过孔。
2>信号线上预留的电阻要靠近主控 IC 端放置。
3>SD_VCC 的串联电阻和滤波电容都靠近卡座放置。
4>卡座位置一般是模具决定且又是静电频繁击打点,因此在设计时尽量远离主控 IC 等敏 感器件。



十、显示模块

ATS2819/ATS2819P 具有多种显示接口:LED 数码屏,段码屏,LCD 点阵屏,SPI 屏, PWM 灯。客户可以根据产品需求复用出需要的屏接口。

1.电路图设计及其原理说明
1>若使用 SPI 屏,可使用 SPI1 接口与之通讯。在外挂多一个 NOR Flash 做字库的情况 下,可以通过片选信号的控制来解决 SPI 接口共用问题。硬件设计上就把 SPI1 接到 NOR FLASH 与屏上。具体的电路设计参照下图:

当 IO 资源不足时,可以使用一个三极管搭成简单的反相器来替代屏的使能信号。这是 由于在屏与 NOR 的使用存在互斥关系。在标案中默认 IO 资源足够,分别使用不同 IO 口驱 动各自片选信号

2>使用 LED 时需要根据模具评估好亮度问题,以决定是否需要外挂驱动 IC 。若使用 7 pin 数码管,可以通过在两两 pin 脚之间并联电阻的方式提高亮度,接法如下:

3>PWM 灯共有 9 路独立可调,设计时可根据需要使用。

2.PCB设计说明

1>SPI 接口屏的 layout 优先级较高,属于 SPI 接口范围,应优先考虑。
2>屏的驱动电流一般都在 10mA 量级,因此走线不需太粗,6mil 即可。 
3>SPI 屏信号频率较高,应避开模拟信号线。

十一、外置 RTC 模块

1.电路图设计及其原理说明
如果需要增加闹钟功能,需要外挂一个实时时钟芯片,RTC 电源要选用 SVCC 供电(软关 机时该电源不掉电)。为了兼容以前 DVB WIO 高电平唤醒,将 PCF8563 的中断脚输出做了 一次反相。(如果不需要 DC5V 插入唤醒,则可以不用反相。硬件上 INT 还是需要上拉,并 且软件上需要改为低电平有效。)当定时到达后,PCF8563 在中断脚 INT 输出低电平,QP2 导通,WIO0 变为高电平,唤醒 ATS2819。WIO 唤醒后,软件判断通过 I2C 查看是不是有闹 钟标志位,从而区分 DC5V 插入唤醒和 RTC 闹钟唤醒。


2.PCB 设计说明
实时时钟布局应该远离功放和 DCDC 等干扰较强的模块。


十二、其他模块

Key:按键

1.标准方案中,按键检测使用 LRADC1,其采样范围: 0V~AVCC,采样率:2/4/8KHz 可选, 10bit 分辨位数。ATS2819/ATS2819P 将 LRADC 扩展到 10 路,分时复用。
2.LRADC1 中内置了一个精确的 100K 电阻,误差 2%,上拉到 AVCC。设计按键时可以省去 外部的上拉电阻。但在多按键的情况下,仍使用误差 1%外置上拉电阻

电池检测:
VBAT 的采样范围:1.4~4.5,采样率:2/4/8KHz 可选,10bit 分辨位数。或者用 GPIO 口进 行检测。

测试点注意规范:
对于量产需要做测试架的客户,在板子上需要放置测试点。测试点的规范事项如下:
1.测试点尽量做大点,要使用圆形的测试点,至少保证直径 1mm 以上,测试点与测试点 之间的中心距离至少要保证 1.4mm 以上,测试点上不要打过孔。测试点必须要放在 PCB 同 一面 。
2.ATS2819/ATS2819P 常用测试点有:VBAT、VCC、AVCC、SD_DAT 、SD_CMD、SD_CLK、 DM、DP、ONOFF、GPIO7(按键)、喇叭左右声道 VON、VOP 、DC5V、ANT、GND; 为了过认证还需要把 UART_TX/RX 与 VCC、GND 这四个测试点引出来。
3.测试点摆放最好不要集中在一起,板子允许的情况下,尽量把测试点放散开一些,这样测 试架在压下去的时候受力均匀,避免某地单独受力,造成顶针跟测试点接触不良。

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