CPM核心板应用之eMMC硬件设计指导

 

CPM核心板，#ZLG首款百元内64位1G主频工业级核心板，BGA封装集成处理器与DDR，不含数据存储器件。本文将从电路设计和PCB布线角度，指导用户如何通过eMMC扩展存储，以快速完成设计。

 

 eMMC 原理图设计

 

eMMC扩展电路原理图设计包括电容、上拉电阻、串联电阻等方面。图1是设计完成的电路图。

图1 eMMC 扩展电路原理图下面对电路设计进行一些说明：

• RSTN通过10K电阻上拉至VccQ并需并联一个0.1uF对地电容，可提高抗干扰能力 。
• eMMC_CMD外接10K电阻上拉至VccQ，eMMC_D[7:0]预留10K电阻上拉至VccQ，因CMD和Data传输起始位是以低电平开始所以CMD和Data需要默认上拉，实际使用阻值可参考手册。
   
• eMMC_Data_Stobe 在eMMC端串电阻，阻值建议为22~33Ω之间，并预留47K下拉电阻，因eMMC协议规定先采上升沿信号再采下降沿信号，所以DS需要默认下拉。
• eMMC_CLK 在MCU端串电阻，阻值建议为22~33Ω之间，为实现阻抗匹配，减少信号反射，实际以调试为准。
• VDDi引脚需要外接一个电容，以稳定Core电压，一般建议为1uF~ 4.7uF，实际使用容值可参考手册。
• VCC、VCCQ电源电路的滤波，采用大小电容并联的方式，大电容应该大于2.2uF，小电容可以在0.1uF左右，实际使用容值可参考手册。

 

 底板eMMC PCB布线说明

 

eMMC布线好坏直接影响eMMC能否使用以及eMMC的读写性能，相比原理图设计，eMMC的布线会更加重要。下面对PCB布线细节进行一些说明。

图2 PCB布线图

• 在CPM核心板扇出的eMMC信号引脚周围就近布局eMMC。
• eMMC的数据信号、时钟信号和控制信号需要做阻抗50Ω±10%匹配管控。
• 时钟、数据、命令信号需要做等长，误差小于50mil且走线总长不要超过3000mil（误差和等长需加上核心板的约束数据）,走线越短越好，以便减少信号线上的寄生电容等参数，使信号线上总的寄生电容少于30pF。
• CLK和RST_N长度差在1000mil以内。
• 时钟信号需要包地处理，地线每隔200mil打一个地过孔。
• eMMC信号间的间距至少2W ，eMMC 信号与其它信号间间距建议3W至少2W，以便减少不必要的串扰信号。
• eMMC个电源管脚的滤波电容靠近对应的管脚放置，尽量保证一个管脚放一个。
• eMMC所有信号少换层打孔，过孔数量尽量不要超过两个，eMMC 信号换层前后，参考层建议都为地平面，在信号过孔周围建议添加地回流过孔，以改善信号回流路径，所有信号线参考平面必须完整不能跨分割。
• 内部走不出来的信号可以从NC PAD走，不能从RFU PAD上走线。

 

 已验证的eMMC型号

• 型号S40FC004C1B1I00000，厂商SkyHigh
• 型号FEMDRW008G-88A39，厂商FORESEE

 ZLG首款百元内64位1G主频工业级核心板

 

ZLG致远电子创新推出超小型CPM核心板，采用 BGA 封装形式，集成处理器、DDR内存及NorFlash，并配备外置电源模块。用户可依根据产品需求灵活搭配不同容量的EMMC存储器，实现定制化配置。CPM核心板继承了易开发、高稳定性的传统优势，并在灵活性与性价比上取得新突破，为用户带来更多元化的应用体验。