Рекомендации по проектированию аппаратуры
Данный документ содержит рекомендации по разработке принципиальной электрической схемы устройства на базе микросхемы СКИФ.
До начала разработки устройства рекомендуется тщательно ознакомиться с настоящим документом.
Основным документом по микросхеме СКИФ является руководство пользователя.
Питание микросхемы
- Если для управления питанием доменов используется источник питания, поддерживающий управление сигналом EN, то выводы OFFREQ/OFFACK необходимо подключать к EN/PGOOD.
- Если питание доменов CPU, SDR, MEDIA статично или управляется через другой интерфейс, то соответствующие выводы OFFREQ/OFFACK необходимо подключать друг к другу.
- Если режим работы с отключением домена CORE не поддерживается, вывод CORE_OFFREQN можно не подключать.
- Питание на КП можно подать сразу после включения домена CORE, независимо от его уровня (3.3 В или 1.8 В), так как по сбросу КП настроены в режим 3.3 В. Время нарастания уровня питаний не менее 15 мкс.
- Для 3.3 В дополнительных настроек уровня не требуется.
- Для 1.8 В нужно изменить настройку в регистрах, и через время ~2 мкс начать полноценную работу.
- Все напряжения питания домена BAT (BVDD, BAT_VDDO, BAT_VDDPST)
должны сохраняться:
- BVDD обеспечивает питание ядра домена,
- BAT_VDDO питает КП XTI32K_XIN/OUT,
- BAT_VDDPST питает КП CORE_OFFREQN и NRST_PON.
- Уровень сигнала NRST_PON должен соответствовать уровню BAT_VDDO.
- Домен BAT включает ядро таймера реального времени RTC, контактные площадки CORE_OFFREQ, XTI32K и NRST_PON.
- Питание домена BAT:
- BVDD = 0.9 B.
- BAT_VDDPST = 1.8 B.
- BAT_VDDO = 1.8 B.
- Питание нужно подавать с погрешностью 5%.
Фильтрация напряжений
- Конденсаторы должны быть размещены на нижней стороне платы, под корпусом микросхемы, максимально близко к переходным отверстиям, которые, в свою очередь, подключены напрямую к опорным слоям земли и питания. Расстояние между конденсаторами и переходными отверстиями - не более 1,27 мм.
- Использовать конденсаторы с максимальной ёмкостью для выбранного типоразмера.
- Возможна установка дополнительных конденсаторов большой ёмкости на верхней стороне печатной платы, по периметру корпуса микросхемы.
- Конденсаторы следует устанавливать как можно ближе к выводам микросхемы.
Питание PLL
- Входы питания PLL должны быть отфильтрованы с помощью двух последовательных ферритовых фильтров и двух шунтирующих конденсаторов емкостью не менее 0,1 мкФ и 0,01 мкФ. Феррит на VSS предпочтителен, но необязателен.

- Основные характеристики, которые стоит учесть при выборе феррита:
- Сопротивление постоянному току менее 0,40 Ом.
- Импеданс на частоте 10 МГц равен или больше 180 Ом.
- Импеданс на частоте 100 МГц равен или превышает 600 Ом.
- Рекомендованные фильтры: BLM18EG601SN1 или BLM15AX601SN1.
Типы и количество конденсаторов (пример для модуля ELV-MC03-SMARC)
Выводы м/с (название цепи на схеме) | Тип конденсатора (мкФ) | Количество |
---|---|---|
DDR0_VDDQ, DDR1_VDDQ | 4.7 | 3 |
1 | 25 | |
DDR0_VREF, DDR1_VREF | 0.1 | 3 |
4.7 | 1 | |
DDR0_VAA, DDR1_VAA | 0.1 | 1 |
eMMC_VDDIM | 0.1 | 1 |
1 | 1 | |
VDDPST | 4.7 | 5 |
HSP_VDDO_SDMMC0 | 0.47 | 4 |
HSP_VDDO_SDMMC1 | 0.47 | 1 |
HSP_VDDO_EMAC | 0.47 | 4 |
HSP_VDDO_MISC | 0.47 | 2 |
HSP_VDDO_PLL | 0.47 | 1 |
MVDD | 0.47 | 50 |
SVDD | 0.47 | 76 |
CVDD | 0.47 | 47 |
AVDD | 0.47 | 21 |
Тактовые частоты микросхемы, резонаторы и генераторы
-
Технические характеристики генераторов и резонаторов представлены в таблицах 52.2-54.4 руководства пользователя на процессор СКИФ. Подключение резонатора 32 КГц выполнять в соответствии c 52.4 Подключение резонатора 32 КГц РП.
-
Частота кварца XTAL может быть 27 МГц (в РП СКИФ указывается 27.456 МГц). Посадочное место кварца должно быть совместимо с кварцем или программируемым генератором на 27.456 МГц.
-
Частота 27.456 МГц является основной рабочей, т.к. на ней удобнее реализовывать SDR, но не является обязательной.
Схема подключения генератора 27МГц для модуля ELV-MC03-SMARC -
Вместо кварца 32.768 кГц рекомендуется использование генератора.
-
Резонатор 32.768 kHz. Соединить выводы резонатора с выводами XTI_32K и XTO_32K. Выбрать резонатор с эквивалентным сопротивлениям не более 100 Ом и следовать рекомендациям производителя по ёмкостной нагрузке.
-
Конденсаторы (обычно 10-16 пФ) необходимы для уменьшения паразитных емкостей. Дорожки между резонатором и процессором должны быть короткими, необход имо наличие плоскости заземления под кристаллом, конденсаторов нагрузки.
Режимы загрузки микросхемы
- В зависимости от требований по безопасности (уровня сертификации) и ПО обеспечивающего безопасность для каждого устройства разрабатываются индивидуальные требования к аппаратной платформе.
- Требования по минимальной безопасной загрузке с проверкой подписей:
- Загрузка должна выполняться средствами BootROM с одного из носителей: QSPI0, MFBSP0 SPI, eMMC 1.8 В, SDMMC0.
- Примечание: QSPI0, MFBSP SPI доступны только из доверенного контура. eMMC 1.8 В, SDMMC0 доступны из недоверенной операционной системы.
- Пины Boot должны быть установлены в соответствующий режим загрузки, либо режим загрузки должен быть задан конфигурацией OTP.
- При выборе размера ОЗУ необходимо учитывать, что 256 МБ будет использовано доверенным контуром.
Таблица: Режимы загрузки
Режим | Описание | Возможности Настройки КП, В | Настройки КП BootROM, В | Безопасная загрузка |
---|---|---|---|---|
b000 | QSPI0 XIP | 1.8 | N/A | ❌ |
b001 | BootROM RISC0/QSPI0 | 1.8 | 1.8 | ✅ |
b010 | BootROM RISC0/MFBSP0 SPI | 1.8 | 1.8 | ✅ |
b011 | BootROM RISC0/UART0 | 3.3 | 3.3 | ❌ |
b100 | BootROM RISC0/eMMC 1.8В | 3.3 | 1.8 | ✅ |
b101 | BootROM RISC0/QSPI XIP CPU0 | 1.8/3.3 (при сбросе) | 1.8 | ❌ |
b110 | BootROM RISC0/SDMMC0 3.3В | 3.3 | 3.3 | ✅ |
b111 | noBoot (RISC0 ожидает сеанс отладки) | N/A | N/A | ❌ |
b100: Только eMMC. Режим не работает из-за ошибки в BootROM.
b101: Не рекомендуется использовать, т.к. ARM CPU не может настраивать PLL интерконнектов.

В режимах загрузки ROM/QSPI0, ROM/MFBSP0 SPI, ROM/QSPI1, необходимо учитывать:
- Если используется память размером более 16 МБ, то необходимо
выполнять одно из условий:
- Необходимо обеспечить сброс питания памяти по низкому уровню сигнала MFBSP0.LDAT4 процессора.
- Необходимо гарантировать, что высокоуровненое ПО не переведёт микросхему памяти в 4-байтовый режим адресации.
- Если используется память размером 16 МБ и менее, то сброса памяти не требуется.
- Перед обращением к флеш-памяти BootROM выполняет сброс низким уровнем на выводе MFBSP0.LDAT4. BootROM работает с флеш-памятью в 3-байтовом режиме адресации. В случае если ПО перевело флеш-память в режим 4-байтовой адресации (применимо к флеш-памятям размером более 16 МБ), то для перевода в 3-байтовый режим требуется сброс флеш-памяти.
В режиме загрузки QSPI0 XIP необходимо учитывать:
- Если используется память размером более 16 МБ, то ПО управляющее флеш-памятью на QSPI0 не должно переводить флеш-память в 4-байтовый режим адресации.
- Официально поддерживаются:
- W25Q
- MX25L
- S25FL
- N25Q
- По умолчанию контроллер QSPI0 использует команду 0x03 (однобитное чтение) с 3-байтовым адресом, которую поддерживает большинство SPI-памятей объёмом не более 16 МБ.
- КП блоков QSPI0 и MFBSP могут работать только на 1.8 В.
- КП блока QSPI1 толерантны и к 1.8 В и к 3.3 В, причем по сбросу настроены на работу от 3.3 В
- Технология памятей QSPI0, QSPI1, MFBSP SPI должна быть NOR (NAND не поддерживается).
- Сброс NRSTWRM должен происходить после того, как источники питания вышли на оптимальный режим работы. Для этого можно использовать POWERGOOD от источников питания или другие способы задержки (например RC-цепь).
Сигналы сброса микросхемы
NRST_PON
Подключить через 12 кОм резистор к цепи питания 1.8 В. Сброс по включению питания - приводит к переводу в начальное состояние всей логики микросхемы без исключения.
NRST_WRM
Сигнал «теплого» сброса микросхемы. «Теплый» сброс – аналогичен сбросу по включению питания, однако не приводит в начальное состояние трассы и таймеры реального времени. Логика отладки частично приводится в начальное состояние.
Отладочные порты
Для задания режима отладки подать на входы TESTMODE, JMODE0, JMODE1 значение согласно требуемому интерфейсу (См. Таблица 51.13. Перечень сигнальных выводов. Служебные выводы).
- При TESTMODE = 0;
- 0x0 - RISC0 JTAG;
- 0x1 - USOC USB0;
- 0x2 - USOC JTAG;
- 0x3 - зарезервировано.
Подключение JTAG
Необходимы внешние подтягивающие резисторы на сигналах JTAG (TDI, TMS, TCK, TRSTN - pull up, TESTMODE pull down).
Вывод | Назначение | Подтягивающие резисторы |
---|---|---|
TMS | Выбор режима теста | 100 кОм - VCC |
TDO | Выход данных теста | — |
RTCK | Тестовый тактовый сигнал | — |
TDI | Вход данных теста | 100 кОм - VCC |
TRSTN | Установка исходного состояния | 100 кОм - VCC (не обязательный) |
TCK | Test ClocK pin | 100 кОм - VCC |
RESET | Вывод RESET | 100 кОм - VCC |

Подключение UltraSoC
Для работы UltraSoC требуется подавать 125 МГц на вывод CLK125. После включения питания источн ик частоты не должен требовать программирования.
SERV_SPARE1 (SCAN_EN)
На исследовательских платах должен быть установлен переключатель 1.8 В / GND для включения режима DFT.
В конечных устройствах вход должен быть подтянут к GND.
Подключение внешних устройств
Проверена работа с сенсорами OmniVision OV4689, OV2718, OV5647 по интерфейсу MIPI CSI.
Рекомендации, не привязанные к интерфейсам
В зависимости от параметров платы могут оказаться необходимыми схемотехнические решения для согласования цепей. Необходимость таких решений определяет разработчик аппаратуры самостоятельно
Организация интерфейсов
DDR
- Допускается произвольное свапирование битов (DQ) внутри байта. Свапирование байтов не поддерживается.
- На исследовательской плате MCom-03-BuB на вход DDR0/1_VREF подается напряжение 1.1 В.
- Поддерживаемые конфигурации контроллеров: DDRMC0 и DDRMC1.
Display Port
Частота PIXCLK формируется только при высоком уровне сигнала DE. Полноценного обхода проблемы нет. В качестве временного - на изготовленных п латах можно использовать вместо PIXCLK сигнал CMOS0_CLK блока CSI. Однако, такой вариант не позволяет добиться надёжной работы, т.к. этот сигнал не синхронизирован с данными VPOUT. Проконтролировать эту ситуацию программными средствами возможности нет.
Не рекомендуется использовать параллельный порт с HDMI-трансиверами. Необходимо использовать DSI-HDMI или DSI-DP трансиверы, либо использовать трансмиттер с собственным источником тактового сигнала.
Ethernet
EMAC
Рекомендуется использовать разъёмы с гальванической развязкой (HFJ11-1G41E-L12RL). В случае, если используется разъём без гальваноразвязки, необходимо трансформаторами обеспечить независимость сигнальной цепи (АО НПЦ "ЭЛВИС" такое решение не использовалось).