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低成本玩转Linux开发板(基于NUC980双层板)原理图+PCB分享

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本帖最后由 forgot 于 2024-2-22 08:50 编辑

低成本玩转Linux开发板(基于NUC980双层板)原理图+PCB分享
由于公司项目需求,一直在找一款能跑Linux系统,外围接口丰富的,关键是必须要有CAN,UART,RMII等接口的芯片(无需LCD,HDMI,eDP)。对于一般的多媒体芯片来说,类似于瑞芯微,全志,海思,NXP等方案上,基本都是BGA封装的居多,CAN基本都是一路(本项目需要用到两路CAN)而且单芯片价格不便宜,再加上BGA封装对于PCB叠层的要求和SMT加工费用上的要求,最终选定了新唐的工业物联网系列的NUC980DK61YC,成本上的优势还是蛮大的,芯片相关的资源配置以及应用如下图所示:

相关配置及应用


对于NUC980DK61YC LQFP128的封装来说,对于PCB的优势是不言而喻的,双层板即可,既可以省下PCB板材费用,又可省下SMT的加工费用,对于小白来说,手工焊接也是可行的。因为是内置的64MB SRAM,故无需高频布线,外置一片SPI Flash即可跑系统。


选定了芯片,接下来就着手设计了。
第一:原理图设计
(1)电源设计
采用Type-c接口作为5V电源输入,如下图所示:

Type-c电源输入


NUC980DK61YC 系统电源分别需要1.8V、1.2V、3.3V。本开发板采用集成3路PMU的电源芯片EA3059C(也可以采用独立LDO来设计),具体电路如下所示:

EA3059C电路


(2)以太网电路设计
采用美国微芯LAN8720A-CP-TR,具体电路如下:

LAN8720A-CP-TR电路


(3)USB电路和串口打印电路
采用CH340E作为USB转UART芯片,主要优点是封装更小了,外围简单,无需外置晶振,缺点是单片价格比其他的系列高一点。电路图如下所示:

USB和串口打印电路


(4)SD卡电路


(5)QSPI/NAND Flash 电路
在实际的应用中,可二选一,如下图所示:

Flash电路


(6)剩余的GPIO全部引出,如下图所示:

GPIO电路


(7)顶层电路,如下图所示:

Top


第二:PCB布局走线
原理图设计完之后,就是添加封装,至于AD格式的封装,其实大可不必自己一个一个的画时间去画,画封装很费时间,在工程项目中,应该把主要的精力放在原理图和PCB上,当然,即使是使用第三方的(如嘉立创导出的AD格式的封装)也要检查和手册做参数对比,避免出错!
(1)开始预布局,需要先做模块化整理,把所属同一张图中的器件汇集在一起,以便后期布局使用,如下图所示:

模块化整理


(2)布局开始。布局中首先要遵循的原则是:先布接口(如结构有要求),即使结构没要求,个人的习惯也还是先放置接口,在放置相对应的接口电路的器件,在对应的模块电路中,应遵循先大后小的原则,也就是先放置芯片,再放置外围的电阻电容等小器件。整体需布局如下图所示:

预布局


在预布局的时候,可以适当的打开对应芯片的飞线,因为是双层板,所以在刚开始布局的时候就需要充分考虑整个板子的走线方向,尽量保证每一个模块的线都是顺的,尽量做到少打孔,使底层让出更多的,更加充分的面积留给GND。如下图所示:

预估模块线路走向


(3)模块化走线
在布局完成之后,就可以开始布线了,在布线的过程还是需要微调布局的。
电源走线如下:

顶层


底层,输入电容靠近对应管脚放置


类似于EA3059C 集成的开关电源芯片,布局时需先考虑几个主要的输出通道,如1.2V、1.8V、3.3V,如果两个输出通道的输出功率电感距离过近,很容易形成串扰,尽量的分开,如实在分不开,可形成90度角放置,如下图所示:

功率电感放置


其中,各通道输出的FB采样点,应该从输出电容后取,而不应该在电感处取,如下图所示:

FB取样点


电源芯片的输入电容应靠近芯片对应的管脚放置,如上底层图所示。
USB走线:
USB走线中,在有空间的情况,尽量做包地处理。如下图所示:

USB走线包地


以太网芯片晶振、主控芯片晶振走线处理:
晶振走线中使用类差分走线的方式进行,并做包地处理,如下图所示:

以太网芯片晶振部分


主控晶振部分


FLASH走线
Flash走线,主要遵循的原则就是:少打孔,尽量短。如下图所示:

Flash


其余部分的走线都是比较简单的,也没什么好说的了,总之,布线中,尽量做到整组线一起走,特别是在双层板中,线分散着走,很容易把空间分割掉,致使GND面积分散。尽量做到信号线表层走完,底层空间留给GND。
最终效果图(没铺铜)

Top


Bottom


3D效果图:(没调整丝印)

Top


Bottom


整个项目就到此完成,后期可以直接导出制版文件和生产文件。需要的朋友可在评论区留下邮箱(原理图为PDF格式,PCB为AD格式),本人统一发送!本人能力有限,**各位大神轻喷,在此谢过
(注:此板子未打样测试验证,小白轻勿直接打样,后期打样回来再做相应的LINUX系统验证,敬请期待) 开源原理图和PCB.zip (5.76 MB)




a3cb29b5eae6488e9ba6fbd4f7ff2664_noop.png (820.54 KB )

a3cb29b5eae6488e9ba6fbd4f7ff2664_noop.png

542e2bd281824f46813d226f025aa659_noop.png (437.26 KB )

542e2bd281824f46813d226f025aa659_noop.png

NUC980DK61YC.zip

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放开那个鸡腿 2024-2-21 16:04 回复TA
谢谢分享!万分感谢! 

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来自 2楼
ningandro|  楼主 | 2023-7-20 11:52 | 只看该作者
资料已经传到百度网盘了,关注微信公众号“硬核桃设计分享”选择免费资料中的NUC980开源资料即可获得百度网盘下载地址!后期会分享更多有趣好玩的作品到B站,B站账号“硬核桃设计分享”,欢迎您的关注哈https://www.bilibili.com/video/BV1no4y1u7o9/?spm_id_from=333.999.0.0&vd_source=5f8281657f114a37116180800654c4ec

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板凳
ningandro|  楼主 | 2022-12-5 21:47 | 只看该作者
补充PCB

NUC980DK61YC.zip

4.97 KB

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地板
jack821119| | 2022-12-7 18:58 | 只看该作者
不错,精神可嘉

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5
forgot| | 2022-12-9 08:40 | 只看该作者
设计过程非常完整,感谢分享

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6
zjb1180| | 2022-12-10 13:53 | 只看该作者
感谢分享,,NUC980,,LINUX 系统  几秒可以启动起来

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7
raywang80s| | 2022-12-25 19:17 | 只看该作者
图片显示有问题?

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8
ningandro|  楼主 | 2022-12-27 14:18 | 只看该作者
raywang80s 发表于 2022-12-25 19:17
图片显示有问题?

之前显示是没问题,现在不知道怎么回事,一直显示不了

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9
forgot| | 2023-7-21 08:44 | 只看该作者
ningandro 发表于 2022-12-27 14:18
之前显示是没问题,现在不知道怎么回事,一直显示不了

如果有空可以重新编辑一下,再重新上传下图片,我也记得以前是看得到的

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10
再见十分钟| | 2023-7-25 09:41 | 只看该作者

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