Чому чітко розбиваються на LPC21xx?

Я працюю зимовим стажером у компанії з робототехніки. Моя робота полягає в наданні допомоги вмонтованому розробнику у ... що б він не хотів моєї допомоги.

Приблизно тиждень тому мені вручили дошку NXP з LPC2148 на ній. Хоча мені сподобалася більша потужність обробки (порівняно з ATmega32, над якою я працював), я знайшов щось дуже дивне щодо контролера на базі ARM7. Якщо ви дивитесь на чітке місце тут

ви помітили б, що шпильки для портів є скрізь. У серії AVR все влаштовано чітко з усіма штифтами портів. Чому це не так у LPC21xx? Я взагалі не можу знайти жодної логіки, вони не впорядковані за номером штифтів або за функціональністю (як і всі шпильки JTAG разом). Схоже, дизайнери просто уклали шпильки у випадковій формі.

Чи може будь-який орган пояснити причину цього?

Це, безумовно, буде наслідком того, як чіп розміщується всередині, в поєднанні з тим, що в мікроконтролерних програмах досить рідко потрібні блоки послідовних штифтів вводу-виводу для створення широких шин тощо, тому групування разом не є першочерговим завданням і не варто витрачати додаткові площі кремнію на. Звичайно, ця логіка дещо розпадається на частини із зовнішніми інтерфейсами шини, що робить компонування, особливо з QFP, чимось кошмаром, але користувачі обсягу, ймовірно, використовують BGA так чи інакше для економії місця - я завжди вважав, що 208QFP виглядають трохи смішно. !

Існує маса причин, чому чітко виходять такі, якими вони є.

Найпростіше вирішити спочатку - штифти живлення / заземлення. Удосконалені мікросхеми організують свої потужність / заземлення, щоб мінімізувати індуктивність та зменшити "петлю площі" сигналів плюс шлях повернення сигналу. Це поліпшить якість сигналу та зменшить EMI / RFI. Абсолютно найгірше, що ви можете зробити для влади / підстав - це те, що було зроблено на оригінальних деталях серії 74xxx з потужністю на одному куті та землею на іншому. Xilinx має білий папір на їх "розрідженому шевроні", що цікаво. Якщо ви шукаєте на їхньому веб-сайті, у них є багато інших робіт та презентацій, які розповідають про це з фактично виміреними результатами та іншим вмістом. Інші компанії робили подібні речі без усієї ажіотажу та документації.

Для MCU, де більшість штифтів можна налаштувати користувачеві, насправді не існує хорошого чи поганого способу зробити розпізнавання (виключаючи потужність / підстави). Майже гарантовано, що все, що вони роблять, буде неправильним. Нам дуже подобається, що ми купуємо плаття для дружини - незалежно від того, це буде неправильний розмір, стиль, колір, облягання тощо. Ви можете або компенсувати програмне забезпечення за допомогою різних шпильок GPIO, або творчою друкованою платою маршрутизацією, або некреативним маршрутизацією на друкованій платі (він же просто додає більше шарів).

Інша можливість полягає в тому, що терморегулятори були оптимізована для маршрутизації PCB на мінімальних рівнях, але ви не бачите , що. Наприклад, процесори, які вимагають підключення до певного чіпсету (або оперативної пам’яті), часто мають свої розпізнавання, призначені для полегшення взаємодії / маршрутизації. Це звичайно в таких речах, як w / Intel чіпсети Intel CPU. Ось про єдиний спосіб, коли ви можете отримати два кульки BGA з 800+ для з'єднання разом на 4 або 6 шарах друкованої плати, заповненої іншими площинами живлення / заземлення. У цих випадках часто зустрічаються примітки, що пояснюють, як робити маршрутизацію.

І третя можливість полягає в тому, що це так просто, як "саме так воно і закінчилося". Це схоже на підхід "що б ми не робили, це буде неправильно", тому вони роблять все, що було найпростіше чи дешевше. Тут немає ніякої справжньої магії та загадок. У минулому були чіпи, які були популярні, але люди скаржаться на розпізнавання - тому через кілька років вийде інша версія деталі, яка функціонально однакова, але з штифтами переміщена для полегшення маршрутизації PCB.

Незважаючи ні на що, врешті-решт "це те, що є", і ми просто з цим справляємося. Це, чесно, не викликає занадто багато проблем, і ми настільки звикли до цього, що це нас не сильно турбує.

IC-розпізнавання дійсно визначаються компонуванням схеми на мікросхемі всередині пакета.

Для дизайнерів компонування ІС є різні міркування, але навряд чи зовнішні призначення штифтів сильно відрізнятимуться від розташування штампових штампів.

Одним із міркувань може бути розподіл потужності навколо мікросхеми, тобто VDD (або VCC) та земля можуть з’являтися в несподіваних місцях.

Завжди є вагома причина для цього. Повірте, дизайнери ІС не роблять справи довільно.

Якщо ви уважно подивитеся, то можете побачити, що вони в порядку, але не згруповані. Напевно, зводиться до того, наскільки легко чіп виготовити.

Це пов'язано з місцями, де поданий сигнал підходить досить близько до краю матриці, щоб зробити там прив'язуючий майданчик. Це визначає порядок, яким будуть мати шпильки. Іноді можна переключити декілька сигналів, але встановлення їх у логічному порядку може збільшити розмір штампу, що означає додаткові витрати.

IC можуть мати шар перерозподілу, який би дозволив зіставити будь-який штифт у будь-яку локацію, але це просто збільшило б гострі витрати на приблизно 5-10%.

Кожен виробник вибирає один із способів:

1) Дизайн чіпа з фіксованими вихідними штифтами (трохи більший штамб => дорожчий)

2) Майте випадкові штифти (дешевше)

3) мати 1 додатковий шар (трохи дорожче виготовлення)

Причина полягає в тому, що впорядкування штифтів у логічному порядку - внизу в списку пріоритетів чіп-компанії. Більшість дизайнерів, про яких вони піклуються (які, як правило, не включають хобі-робототехніків), використовуватимуть пакет САПР, який має чітку інформацію в деякій бібліотеці, тому їх теж не хвилює. Тому інші фактори, як-от ефективне розташування чіп-штампу, мають більш важливе значення.

Зауважте, що для деяких штифтів виробники чіпів дбають:

• врівноважені пари (Ethernet, USB) є наступними або близькими
• з'єднання xtal тісні (із заземленим штифтом поруч, але не на деяких фотокамерах ..)
• штифти для заземлення та живлення знаходяться поруч або закриваються, тому кришка для розв’язки може бути додана близько до штифтів

Пам’ятаю, 30 чи більше років тому я намагався зробити однобічну друковану плату Z80. У мене прокладено більшість ліній, але ці дурні шпильки шин даних унеможливили.