【ATU Book - i.MX8系列】NXP i.MX 8M Plus 實作 OP-Killer EVM (一) 線路與提示

概述:
        本文主要介紹恩智浦 i.MX8M Plus 硬體設計須知，並將此晶片設計成 OP-Killer EVM 方案，並提供方案功能，SOM Board 方塊圖、IO Board 方塊圖、
             SOM Board 電源架構圖、IO Board 電源架構圖、硬體設計指南，讓讀者能按照此份文件，能更快熟悉 i.MX8M Plus 硬體設計規則。
 
一、主要功能:

       

二、功能描述:

• SOM Board Support：
  
  1. Micro SD card
  2. NOR
  3. FlasheMMC 5.1

• Peripherals Support：
  
  1. USB 3.0 ( Type C ) x 1，USB 3.0 x 1 ( OTG )
  2. HDMI 2.0  Output x 1，MIPI-DSI x 1，LVDS ( 2 Channel ) x 1
  3. Gigabit Ethernet  x 2 ( TSN x 1 )
  4. Debug Port ( Micro USB 2.0 ) x 1
  5. MIPI - CSI x 2 
  6. PCIe M2 Connector x 1
  7. GPIO & I2C Extend Connector x 1
  8. MIC Input x 2，Audio Output x 1 ( Option )
  9. Expansion Connector x 1
  10. WIFI 6 & BT 5.2 Module ( Option )
      

三、線路圖

    1-1方塊圖：

        1-1-1 SOM Board 方塊圖：

                    

       
1-1-2 IO Board 方塊圖：

                    

    
1-2 電源架構圖：

        1-2-1 SOM Board 電源架構圖：

                    

1-2-2 IO Board 電源架構圖：

                    

  
 1-3 SOM Board 與 IO  Board 線路：

                    線路圖索取資料請與我們聯繫 Atu.tw@wpi-group.com

四、i.MX8M PLUS 硬體設計指南：

    1-1 LPDDR4：

1-1-1. R1 Ball DRAM_ZN 腳位需連接 240Ω ( 1% ) 電阻至 GND

1-1-2. A5 ( ZQ0 ) & ZQ1 ( A8 ) 腳位需連接 240Ω ( 1% ) 電阻至 DRAM Power VDD

1-1-3. T1 Ball DRAM_RESET 腳位需連接 10KΩ ( 5% ) 電阻至 GND

1-1-4. P2 Ball MTEST 腳位應預留測點，並使其 Floating

1-1-5. R2 Ball VREF  腳位應預留測點，並使其 Floating

  

  

    1-2 I2C：

1-2-1   不同速率的 I2C 接口，請務必分開，快速一組，低速一組 (ex: 快速 400 Kbits ，慢速 100 Kbits)

1-2-2   如果 I2C 接口位址有衝突，可使用 PCA9646 I2C 開關控制切換

1-2-3   避免在同組 I2C 接口上，加上多組 Pull-High 電阻，避免負載異常

1-2-4   I2C Pull-High 電源，要與 CPU 電源使用同一組，避免電源時序不同，導致電源倒灌

    1-3 JTAG：

1-3-1  JTAG_TDO 請勿 Pull-High & Pull-Low，並使其 Floating

1-3-2  G20 Ball JTAG_MOD Normal Mode 腳位需 Pull-Down 10KΩ，Boundary-Scan Mode 腳位需 Pull-up 2.2KΩ 連接至 JTAG_VCC

    1-4 Reset & ON/OFF：

1-4-1  POR_B Ball J29 腳位需連接 100KΩ ( 5% ) 電阻至 SNVS_1V8 ON / OFF Ball G22 腳位需連接 100KΩ ( 5% ) 電阻至 SNVS_1V8，可透過軟體設定切換模式，
           並設置斷電時間 ( EX：長壓 ON/OFF KEY 5 Sec )，PMIC_ON_REQ F22 腳位需連接 100KΩ ( 5% ) 電阻至 SNVS_1V8

  

  

1-4-2  WDOG_B Ball B6 腳位需連接 100KΩ ( 5% ) 電阻至 SNVS_1V8 ，Active Low 重置 PMIC ( 電源重置 )

    1-5 PCIe：

1-5-1 PCIE_TXN_N Ball B15 腳位需在 Device 端串聯 0.1uF 電容，使其轉為直流訊號 PCIE_TXN_P Ball A15 腳位需在 Device 端串聯 0.1uF 電容，
          使其轉為直流訊號

  

1-5-2  PCIE_RESREF Ball F16 腳位需連接 8.2KΩ ( 1% ) 電阻至 GND

  

      1-6 USB：

1-6-1  USB1_TXRTUNE Ball F10 腳位需連接 200Ω ( 1% ) 電阻至 GND

            USB2_TXRTUNE Ball F12 腳位需連接 200Ω ( 1% ) 電阻至 GND

  

1-6-2  USB為 Differential Signals，需走阻抗匹配 90Ω

1-6-3  USB ESD 選用，選用 Low capacitance 的元件，以防止干擾 USB 高速訊號

1-6-4  USB1_VBUS Ball A11 腳位可承受電壓範圍 0V~3.3 V
            USB2_VBUS Ball D12 腳位可承受電壓範圍 0V~3.3 V

  

1-6-5 USB3.0 TX/RX PCB Trace 避免超過 6 inches , 以免無法通過 Eye Pattern

      1-7 FlexSPI：

1-7-1  NAND_DQS Ball R26 腳位連接 10~18 pF 電容至 GND，補償 SIO/SCK 高速負載

  

    1-8 Oscillator/ Crystal 注意事項：

1-8-1  24M_XTALI ( Balls G25 ) 和 24M_XTALO ( ball G26 ) 需並接電阻 510KΩ ( 1% ) 電阻，並注意選用的晶體 ESR 需小於 60Ω，額定驅動不得小於 100 uW

  

1-8-2   RTC_XTALI ( Ball J25 ) 和 RTC_XTALO ( ball J26 ) 需並接電阻 4.7MΩ ( 1% ) 電阻，並注意選用的晶體 ESR 需小於 70KΩ，額定驅動不得小於 0.5 uW

  

      1-9 PCB Design：

1-9-1.  高速訊號對應的參考層請選擇 GND，以確保訊號完整性

    

1-9-2.  高速訊號避免跨層，導致訊號 crosstalk

  

1-9-3.  DDR 的 Layout 請參考 EVK，可直接複製使用

1-9-4.  DDR 上的 TP 點，直徑不可超過 20mil，請直接加在走線上

1-9-5.  Decoupling Cap 請靠近 IC Power 腳位

      1-10 Boot Mode：

1-10-1.  i.MX8M Plus Boot Mode : 參考 IMX8MPRM.pdf 6.1.2.1 Boot mode pin settings，並預留 Pull High or Pull Low 電阻

  
 
Mode Table

         
          Boot Switch

以上為 OP-Killer (i.MX8M Plus) 方案介紹與設計須知，WPI 將設計的過程濃縮成此篇博文，希望能藉此幫助讀者更快的進入 i.MX8M Plus 的世界，並且設計出屬於自己的 i.MX8M Plus 系統。
如果各位讀者有任何問題，可以在下面留言一起討論喔 ! 謝謝。

參考文件：