如何制作自己的ARM板
ldqmoon
last modify 2007-2-26
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在网上的时候，看到不少人在问如何自己做ARM板，也有些人想联系网友一起做。不管是哪种方式做，都是希望能自己做个ARM来玩一玩。个人认为自己做一个ARM板并不是很难。难度多在元件的购买和PCB加工上。但这两部分也很好解决。做一个简单的、自己学习用的板，成本不过三、四百块钱。不仅划算，还能享受其中的乐趣。
一、原理图的设计
首先，你先要考虑自己打算做一个什么样的板，是为了完成某个项目，还是做个学习用的板。明确目的后，开始设计原理图。目前我们常用的ARM开发板多是三星的，也有PHILIPS的。这两大类芯片在网上可以找到很丰富的资源，包括原理图和测试程序，尤其是44B0的芯片，资料几乎是满网飞了。找一个芯片的原理图，在其基础上做些改动，使之更适合自己的实际应用。 ARM7的芯片使用起来会稍微简单些，毕竟其原理构造和普通的51单片机有些类似，不需要太费事就可以完成。 对于ARM9的，设计原理图会比较麻烦。建议采用核心板的方式，把ARM芯片和存储器放在一个小板上，然后再做底板，这样即使设计出了问题，也方便重新修改设计。
原理图方面我就不多罗嗦了，网上大把参照图，DOWN下来自己修改就可以了，确定原理图无误后，就需要开始布板了。
对于ARM7，速度比较低的那种（100M以下的），板只要布的合适就可以了，没有什么特别值得注意的地方，有些信号线上可能需要串上一些小电阻，做高频电阻匹配用。
对于ARM9的板，最少需要4层板。（如果双面能把线布下，双面板也可以的）。这里也许有人会问，4层板是否够用。我觉得是完全够的。我自己设计过一个S3C2410核心板，用4层板做，在200M下也能正常工作。 另外，我从网上下了个6层板的PCB，我把它改成了4层板，虽还没来得及调试，我估计工作起来也不是问题。为什么我这么说呢，因为看整个电路就可以大概知道一些，只要你布的板把电源和时钟处理的得当，其他逻辑信号线不是什么太大问题。当然了，前提是逻辑信号不能乱布。
这里需要说明一点，做4层板完全是为了自己学习用，因为做6层板的价格太高了，个人承担不起。但如果你是打算来做工业设备或实际项目，还是使用6层板吧，这样能够在硬件上起到一定的保障作用。
二、PCB加工
板布好之后，就要外发加工了。如果你是公司给你做板，那就不用开这个部分了。个人做板的可以继续看下去。
找厂家做板就有些技巧了。先说双面板的。双面板普通厂家都可以做，线距和ARM7芯片的引脚间距一样就可以了。宽一点更好。价格一般不会很贵，有200块RMB就足够做5个板来让你调试了。北京和深圳的行情好象不太一样。在深圳好象是需要收大概600块的工程费，然后是按面积算。北京则是直接按面积算，总价需要在100块上以上，不足100的按100来算。同时北京还可以自己来定做板方法，比如板上不加丝印、不镀金来降低价格。不管怎么说，只要耐心找，总能找到一家适合自己的厂家来做板。当然了，也有些厂家价格低，质量也会梢差一点，做好的板拿回来仔细检查，就不会影响到我们测试。我和另一个同学04年的时候，在北京用了150块钱做了3个板，没有丝印，没有铣边，仅仅镀了层锡。回来后自己把板处理一遍。检查出了一处短路（我们布的那个板，线条过细，线距也很小，这是到后来才知道的）。修理完后焊好的板工作很稳定。
再说多层板的。由于多层板一般多用于BGA封装的芯片，检查的时候就不容易检查，加上内层布线我们看不到，在选厂家的时候需要适当选一些可信的厂家，最好是能做飞针测试的厂家。做一个4层板的模费大概是在1000~2000， 个别厂家可能会要2000以上，但那种厂家是能保证给你的板绝对OK的，有的时候为了板的质量，也需要牺牲一点模费。一般，你付足模费钱后，厂家可以免费给你做几个样板，如果你想多要几个板，一定要提前跟厂家说，他们可能会多收一点钱，也可能不收钱。这样看你的谈判技巧了。因为他一次做一个板和一次做30个板的价格是一样的。
做板方面需要注意的是，板拿回来后需要仔细检查，发现开短路的地方需要及时修理。所在地没有加工板的地方，可以考虑网上订做。他们做完后可以邮寄给你，价格方面需要自己去谈了。
三、元件的购买
购买元件很容易。当然了，你得找到合适的货源。北京的方面，在中关村就可以找到芯片。像电阻电容这样的元件也可以零售（100个一卖）。深圳这边好一些的店面一般不零售。但这没关系，在华强多转转，慢慢的和店老板磨一磨，拿上一两百个元件还是没有问题的。
如果不能找到像北京、深圳这样有专门电子市场的地方，也不要放弃，可以考虑在网上找一找，有些地方是卖套件的，可以自己买一套来玩玩。价格不会差很远的。元件购买方面需要注意的是，不要卖到翻新件。
四、元件焊接
板拿回来后，就需要开始焊元件了，TQFP封装的芯片会比较好焊，焊盘上先上锡，然后一个脚一脚的焊上去就可以了。当然也可以采用拖焊的方法，总之，只要焊的牢靠就行了。
对于BGA焊接，可能会更简单一点。因为BGA焊接是外发加工的，自己最好不要焊。焊接GBA芯片最好是找那些修手机或是修笔记本电脑的厂家焊。就算他们没有专门焊接BGA的设备，凭他们的经验，也可以把芯片焊好。焊接BGA芯片的价格差距很大，价格大多在100块左右的。不过也有便宜的，我在华强找的一家，焊个S3C2410只要20块，成功率在90%以上，我在那里焊的几个板，没有一个有问题的。如果是批量生产，还是找比较好的加工厂做吧，毕竟少修电脑的厂家只是拿来给我们自己玩玩罢了。
焊接调试过程中有个小技巧，也算是一个注意点。板最好是焊一部分调试一部分。一般焊接调试的顺序是：电源->主芯片外围器件->主芯片->SRAM->FLASH->其他外设。按照这样的序调试焊接，优点在于能一步一步的排除问题点。假设，当你把主芯片，存储器都焊好，而且也调试可以工作了，再去焊你的电源，结果板上的电源部分出问题了，一个高压窜到了主芯片上，那后果不是很严重？
五、电源、主芯片的电路调试
焊好电源，把板上主芯片位置与电源相连的引脚测一遍，看看是不是需要的电压，这样做可以保证主芯片供电正常，使主芯片能够工作。
电源部分调试完成后，接下来是焊与主芯片相关的外围元件，如复位电路，时钟部分，JTAG接口部分，系统配置部分。这几个部分焊好后，再焊上主芯片，和主芯片一起调试。
主芯片焊好后，通过JTAG接口连接到电脑上，在电脑上用JTAG调试代理软件，就应该可以检查到板上的芯片了。如果不用代理软件，用ulink之类的东西也可以。不过个人觉得用代理软件最简单了。如果软件检查不到，则表示主芯片没有正常工作，或者JTAG部分没有工作，这个时候就需要详细检查各个部分了。一般来说，这个环节是整个调试工作中最重要的部分，主芯片如果不能工作，其他元件就不要再焊了，焊上也没有意义。这个环节容易出问题的就是复位电路工作不正常，主芯片某些引脚虚焊。主芯片的系统配置正确与否暂时不会影响到芯片是否工作，可以最后检查。
当电脑能够成功的检查到板上的芯片时，激动的心情也会随之而来。哈哈~~~
六、SRAM、FLASH的调试
接下来，需要调试的是SRAM。
为什么是先调试SRAM而不是先调试FLASH呢？ 因为SRAM可以直接由ARM芯片来读写，只要信号线接的没错，系统设置没错，那SRAM一定会工作，除非你买到坏的SRAM。用JTAG接口将板和电脑连接，打开AXD的Command line和Memory watch，使用命令行来对芯片进行初始化。AXD中使用setmem命令对相关寄存器进行设置。如果不知道如何使用Command line,可以在命令行中输入help来查询。设置完寄存器后，后在Memory watch中修改对应地址单元的数据，就可以看到修改后的数据保存下来了。我用这个方法测试过LPC2214，4510，44B0，2410，都可以用这个方法来测试SRAM是否已经工作了。
当使用这种方法修改SRAM数据，需要注意的是，你所修改的地址，必须是位于SRAM地址范围内的，否则修改后不会得到正确的结果。如果发现修改后的数据不能得到你想要的数据，可能存在两个问题：1是电路板上数据线存在开短路。2是芯片的初始化设置不正确，导致存储器映射错误，修改好即可。
一般来说，SRAM如果能够顺利工作，则FLASH也可以顺利工作。焊好FLASH，使用FLASHPGM烧一个程序来实验一下。如果能顺利烧入，则表示FLASH可以正常工作。如果不能正常烧入程序，多半情况是焊接不够好，FLASH可能存在短路或者虚焊。这里需要知道一件事，FLASHPGM软件是利用SRAM来烧录FLASH的。它先将一段可以烧录FLASH的程序下载到SRAM中，运行这段小程序，然后再烧录FLASH，所以你提供给FLASHPGM的芯片初始化程序必须正确，这样才可能正常烧录FLASH，否则烧录肯定是失败的。
对于2410这种既挂NAND FLASH又挂NOR FLASH的芯片，调试起来也很容易。用FLASHPGM调试NOR FLASH，用三星提供的那个小烧录工具调试NAND FLASH。
调试到这里，说明你的板已经可以工作了。焊好串口部分电路，写上一段程序测试串口，调试串口部分。串口部分可以工作后，你的开发板就可以用了。当然，你的板上肯定还有其他东西，不要着急，一点一点的调试，总是可以调试完成的。整个板的调试过程中，越是靠前的步骤就越是难调，后面的外设相对好调一些。总的来说，只要你想办法，板是一定可以做成的，调试也可以很快完成。
以上本人在做ARM板过程中的一些经验，希望能和大家多多交流。 |
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