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從BeagleBone談AM335x硬體系統設計

日期：2012-04-25     如果不是要試用BeagleBone，也不會花著大把的時間去研究AM335X的硬體系統設計，這些天翻閱了TI好多的文檔資料，有一些小小的心得，和大家共用一下，全當做個記錄，時間久了可以回來翻翻。    關於AM335X的硬體系統介紹可以參考這個連結：http://processors.wiki.ti.com/index.php/AM335x_Hardware_Design_Guide

== Hardware Design Timeline → ==

Constructing the Block Diagram

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Selecting the Boot Mode

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Confirming Pin Multiplexing Compatibility

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Confirming Electrical and Timing Compatibility

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Designing the Power Subsystem

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Designing the Clocking Subsystem

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Floorplanning the PCB

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Creating the Schematics

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Laying out the PCB

→

Testing / Debugging

   我主要按以下的順序，談談我最近的一些收穫，僅供大家參考。 BeagleBone的參考手冊：《BeagleBone Rev A3 System Reference Manual》      1) 關於電源       TI總是宣傳AM335x只要5美元，你們在看看它配套使用的電源晶片，價格也不菲啊，都在4美元左右，真他媽的坑爹！而且電源晶片選擇的餘地也不大，這點對於系統設計來說倒是一件好事，不用過多的糾結，使用成熟的方案就行了。      常見的搭配：可以參考一下《AM335x power options》     也就這幾顆料，AM335X_EVM中使用的是TPS65910,在BeagleBone中使用的是TPS65217 有以下幾個文檔可以參考：《TPS65217 User’s Guide for AM335x Processors (SLVU551)》《TPS65910A User‘s Guide For AM335x Processors (SWCU093)》《Powering the AM335x With the TPS650250 (SLVA487)》

《Power Management Units for Embedded Processors》

這個連結寫的比較詳細：http://processors.wiki.ti.com/index.php/Device:AM335x:Device_Evaluation BeagleBone上用的TPS65217也是挺有意思的，看到了吧，有A,B,C三種，有啥區別呢？看看下面的圖可能就有啟發了。  很明顯我們用的是TPS65217B，為啥呢？AM3359隻有ZCZ封裝，板載memory是DDR2的。 那麼AM3359有幾種電源呢？《在AM335x ARM® Cortex™-A8 Microprocessors (MPUs)》第77頁有詳細的介紹，主要有1.1V，1.8V，3.3V   在不同的模式下，系統的主頻不一樣，對VDD_MPU,VDD_CORE的電壓需求也不一樣。  為什麼需要專門的電源晶片，估計是和它各個電源的上電順序有關。普通的電源晶片能不能滿足系統設計要求，目前還沒看到成熟的方案，誰也不想自己去當個小白鼠，還是隨大流的好。AM335x各個電壓的上電順序如下：   由於拿到的試用板子是A3版本的，而且晶片型號也是XAM3359，屬於實驗樣品，沒有標明晶片的速率等級，也不知道能跑多快。 不過從Linux的系統列印來看，應該是在500MHz或者600MHz  IO的電壓也有兩種，1.8V或3.3V從上面的圖上可以看到這樣的話，Supply voltage range for dual- voltage IO domainBeagleBone上是直接接在3.3V上的  BeagleBone Rev3的原理圖可以從這個地址得到：https://github.com/CircuitCo/BeagleBone-RevA3 關於電源功耗的評估在這個地址可以看到：http://processors.wiki.ti.com/index.php/AM335x_Power_Consumption_Summary，還是挺詳細的   2)  關於時鐘  詳細的細節參考datasheet吧，主要的就下面兩句話：

• The device operation requires a 32k optional crystal and HF crystal with either 19.2,24,25,26 MHz reference clock for operation.
• A 32.768-kHz clock input is an optional for the RTC.

 BeagleBone採用的是24MHz外部時鐘，原理圖如下：  至於內部的主時鐘和外部輸入的時鐘是啥關係，這個還需要進一步的研究，不過和硬體設計本身沒有太大的關係。  3)  關於啟動模式The following boot modes are supported:

• NOR Flash boot
• NAND Flash boot
• SPI boot
• SD/MMC boot
• EMAC boot
• UART boot
• USB boot (like an ethernet card, not as mass storage)

 前面4個應該是目前比較流行的啟動模式，NorFlash目前隨著檔案系統和應用的不斷擴大，已經漸漸的沒落了。現在比較如日中天的應該是從NandFlash啟動BeagleBone目前只是的是從SD卡啟動,這個在調試階段還是挺方便的，做生產的話就有些牽強了，最起碼我是不推薦使用的 在這裡不得不提美光的一顆memory晶片，型號：MT29CxGxxMAxxxJA有什麼特色呢：137-Ball NAND Flash with LP-DRAM MCP，也就是memory裡面既有nand也有LP-DRAM恰好這個AM335X都支援，這樣的memory我很喜歡。可以把系統設計的更加的小巧，而且不用SD卡啟動了，適合產品開發。同時我也見過成功的案例，DM3730 + 這個料 
   關於系統的啟動流程不在這個裡面討論了，有空單獨說說   4)  關於網口  尼瑪，不是都標榜有千兆網口嗎，我翻遍所有的和AM335X相關的demo板，都是百兆網口，這是為什嗎？？這是為什嗎？？？貌似BeagleBone的介面的接法是MII介面，只有和手冊上的RGMII介面類似，但是時鐘又是25MHz的，速率只能到100M啊，是不是換成125M的就能到1000M？不過LAN8710也不支援千兆網，哈哈。好奇怪的哦 科普一下：RGMII（Reduced Gigabit Media Independent Interface）是Reduced GMII（吉位元介質獨立介面）。GMII和RGMII均採用8位元據介面，工作時鐘125MHz，因此傳輸速率可達1000Mbps。同時相容MII所規定的10/100 Mbps工作方式，支援傳輸速率：10M/100M/1000Mb/s ，其對應clk 訊號分別為：2.5MHz/25MHz/125MHz。RGMII資料結構符合IEEE乙太網路標準，介面定義見IEEE 802.3-2000。

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