M28X PCB设计指导

I.MX28系列是飞思卡尔Arm9^™系列处理器的新成员，集成了显示、电源管理、CAN、USB和以太网等连接功能，可为各种成本敏感型的应用降低了系统成本和复杂性。针对其在PCB设计方面，我们总结了一些方法和经验，欢迎大家借鉴和指导。

推荐的叠层（适用于6层板）：

1） L1（TOP，信号）- L2（地平面）-L3（电源平面、少量信号）-L4（信号）-L5（地平面）-L6（BOTTOM，信号）
L3，L4在RAM部分可走信号，BOOTOM走1.8V电源；CPU部分L3可敷电源。优点是有两个地平面，有较好的EMC性能和信号完整性。但L3只能走少量信号，需要配合底层扇出，可能需要增加更多的过孔进行换层。

2） L1（TOP，信号）- L2（地平面）-L3（信号）-L4（信号）-L5（电源平面）-L6（BOTTOM，信号）
此叠层适合信号比较交叉的情况，保证L3，L4皆可出线。L5电源平面进行了分割，相对上述叠屋在一定程度上电源完整性会更好一点。顺便提一下的是要留意L4，L6的重要信号不要跨电源平面走线。

推荐的走线、叠层

单端：5mil

差分：4/6mil（线宽4mil，间距6mil）

叠层设计可参照下图所示，对于L1，L3，L4，L6的阻抗有较好的控制。

过孔：可使用8/16mil或者10/16mil。该过孔大小刚好符合CPU内5mil走线的扇出。

4层走线可参考官方指导手册的扇出方法。注意使用4层板的话，需要走线的空间相对较大，而且底层信号走线较多，会影响滤波电容等的放置，会大大削弱信号完整性和EMC性能。对于要求较高的场合例如工业环境下，尽量还是使用6层及以上的设计。

DCDC_GND PIN(A17)至少有两个过孔到地平面，可减少开关电源产生的噪声。

DC-DC电感尽可能放置与CPU同一面，且尽可能靠近CPU，这样可避免走线过长和使用过孔。如果电感一定要放反面，则必须通过多过孔进行连接。

DCDC_BATT PIN (B15)的输入电容尽量靠近PIN脚放置，保持走线不长于5mm。

以下布局和走线供参考（由于结构的限制，DCDC_BATT的电容放置得较远）：

滤波电容必须靠近电源脚放置，包括DCDC_VdivIO, DCDC_VdivA, DCDC_VdivD。

LRADC和HSADC的各个信号都需要接0.01uF的电容，该电容须靠近CPU放置，并远离DCDC和其他数字电路（或者用地线隔开）。HSADC包地。

滤波电容放置的例子（包括CPU电源的电容）：

晶振电路比较敏感，靠近CPU放置，走线尽可能短，并用地线保护起来。

地址/控制信号：长度差控制在200mil；

时针CLK：差分长度差控制在5mil；

数据DQ/数据掩码DQM：长度差控制在100mil；

数据选取DQS：差分对长度差控制在5mil；长度与DQ匹配。

以上信号单端阻抗为50-60欧姆，差分阻抗为100欧姆。地址和数据线之间不要交叉走线。可能的话同组的信号尽量使用相同的层。

VREF尽可能用比较宽的线。

有条件的话RAM各信号长度匹配越精确越好，以下例子是严格等长的（因为CLK差分上有串联的匹配电阻，实长会比表格显示的数值大），供参考。

参考例子（分别为CPU与RAM之间的L3，L4走线，BOTTOM层已隐藏）：

RAM的1.8V电源PIN，滤波电容要靠近放置，保持每个电源PIN和GND至少有一个过孔。

如下图：

差分信号等长走线，长度差控制在5mil；阻抗约90欧姆。走线与其他信号要隔开一定的距离，约20mil以上。也可包地处理。注意其信号不要跨越不同的地/电源平面，可保证其信号质量，以避免其他EMI问题。

TX/RX差分长度差控制在5mil；差分阻抗为100欧姆。且其与板边距离须1in以上，提高其辐射抗扰度。

TX与RX之间保持一定的距离，至少30mil以上。

49.9欧的上拉电阻尽量靠近接口放置，连线尽量短，不要超过400mil。

以太网变压器两端要进行隔离处理，包括信号和地（适用需要外接变压器的情况）。

1．CPU直接引出且靠近板边、外壳、按钮、接口等的信号，比较敏感，特别是做ESD测试时很容易引入干扰，所以要做保护处理。比较好的情况下是增加防护器件，兼顾成本的情况下至少也要作包地处理，靠近CPU附近位置要添加一小电容或者RC滤波。

2．电源平面进行分割的时候，不要让邻近层的重要信号，特别是有阻抗要求的信号跨越不同的平面。否则会影响其信号的完整性。

3．M28X芯片自带的DC-DC电路，其引脚的分布刚好与模拟、复位、晶振、USB等重要信号相邻，在布局上可能会造成一定的困难。建议DC-DC、晶振电路的元件与CPU放置同一层，走线可直连，且减少了大量的过孔，可空出很多空间放置小电容与及其他信号的扇出。另外走线的时候建议每一层都用地线将以上信号分别包起来，避免互相影响。

4．1.8V、3.3V电源由M28X内部直接产生，所以尽量采用敷铜的形式，且CPU背面尽可能每个引脚都添加至少一个滤波电容，保证其电源的完整性并往外部供电。留意并避免CPU内部大量的过孔可能会切断其电源平面的完整。

我们用上述方法，完成M283的核心板设计。核心板采用四周是邮票孔方式和外界连接，也可以使用1.27的排针相连。然后配置一个底板，就组成了一个可用的学习板或工控板了。

经过我们测试，整个板所有接触静电放电8KV, 耦合放电15KV ，可见整个板的抗干扰能力是非常强的，作为工业控制用也是满足要求的。

带液晶屏的工控学习板模样，在淘宝上有卖，才258元，真是免费的Arm9^™学习平台。