Почему распиновка LPC21xx повсюду?


10

Я работаю зимним стажером в компании по робототехнике. Моя работа - помогать ведущему разработчику встраиваемых систем ... во всем, в чем он нуждается.

Около недели назад мне вручили плату NXP с LPC2148. Хотя мне нравилась большая вычислительная мощность (по сравнению с ATmega32, над которыми я работал), я обнаружил что-то очень странное в контроллере на базе ARM7. Если вы посмотрите на распиновку здесь

Распиновка LPC2148

Вы заметите, что контакты порта просто повсюду. В серии AVR все расположено аккуратно, все контакты портов вместе. Почему это не так в LPC21xx? Я не могу найти никакой логики вообще, они не упорядочены по номеру контакта или по функциональности (как все контакты JTAG вместе). Кажется, дизайнеры просто сложили булавки в случайной форме.

Может ли кто-нибудь объяснить, пожалуйста, причину этого?


ЛОЛ! Я недавно использовал LPC2478 с похожей проблемой. Я использовал периферийное устройство SDRAM, которое буквально имело контакты, разнесенные по всему периферийному устройству. Это делает поддержание равной длины линии кошмаром. Мое единственное предположение, что им проще изготовить его таким образом.
bt2

Я делаю много портирования в последнее время (от atmega32 до lpc2148) и мне пришлось портировать код для вождения lcd на lpc. Теперь на atmega32 он просто использовал два порта (16-битная шина данных). Таким образом, я решил, что просто получу доступ к FIO1 двумя словами (FIO1DIR2 и т. Д.), Но, к моему ужасу, мне пришлось припаять провода вместо использования штыревых разъемов, поскольку все контакты не вместе.
Rick_2047

3
Хорошие новости: они не делают это, чтобы приставать к вам. :-)
stevenvh

Ответы:


7

Это, безусловно, будет следствием того, как микросхема устроена внутри, в сочетании с тем фактом, что в приложениях микроконтроллеров довольно редко требуются блоки последовательных выводов ввода-вывода для создания широких шин и т. Д., Поэтому группирование не является высоким приоритетом и не стоит тратить дополнительные силиконовые площади на. Конечно, эта логика несколько ломается на деталях с внешними интерфейсами шины, делая компоновку, особенно с QFP, чем-то вроде кошмара, но многопользовательские пользователи, вероятно, все равно будут использовать BGA для экономии места - я всегда думал, что 208QFP выглядят немного нелепо .. !


простите за noobness, что такое BGA?
Марк Харрисон

@Mark Harrison, Ball Grid Array, нет выводов, просто набор шариков припоя, обычно очень высокой плотности (например, 121+ выводов на чем-то, что будет иметь 44 или 64 контакта), но кошмар для разметки и дизайна вокруг.
Томас О,

11

Есть много причин, почему распиновки такие, какие они есть.

Сначала проще всего взяться за контакты питания / заземления. Усовершенствованные микросхемы организуют свои выводы питания / заземления, чтобы минимизировать индуктивность и уменьшить «площадь контура» сигналов плюс путь возврата сигнала. Это улучшит качество сигнала и снизит уровень электромагнитных помех. Самое худшее, что вы можете сделать для власти / земли, это то, что было сделано на оригинальных деталях серии 74xxx с питанием в одном углу и заземлением в другом. У Xilinx есть белая бумага на их "редком шевроне", которая интересна. Если вы выполняете поиск на их веб-сайте, у них есть много других статей и презентаций, в которых говорится о реальных измеренных результатах и ​​прочем. Другие компании сделали подобные вещи без всякой шумихи и документации.

Для MCU, где большинство выводов настраиваются пользователем, на самом деле нет хорошего или плохого способа сделать распиновку (исключая питание / заземление). Почти гарантировано, что что бы они ни делали, это будет неправильно. Это очень похоже на то, как мы покупаем платье для жены - несмотря ни на что, это будет неправильный размер, стиль, цвет, подгонка и т. Д. Вы можете компенсировать это либо с помощью программного обеспечения, используя разные контакты GPIO, либо с помощью креативной платы. маршрутизация или нетрадиционная маршрутизация на печатной плате (просто добавление дополнительных слоев).

Другая возможность состоит в том, что распиновка были оптимизирована для маршрутизации PCB на минимальных уровнях, но вы не видите , что. Например, процессоры, которые требуют подключения к определенному чипсету (или ОЗУ), часто имеют свои распиновки, чтобы упростить интерфейс / маршрутизацию. Это характерно для таких вещей, как процессоры Intel с чипсетами Intel. Это единственный способ получить два шариковых BGA 800+ для соединения вместе на 4 или 6-слойной печатной плате, заполненной другими плоскостями питания / заземления. В этих случаях часто появляются примечания к приложениям, которые объясняют, как выполнять маршрутизацию.

И третья возможность заключается в том, что это так просто, как «это так и получилось». Это похоже на подход «что бы мы ни делали, это будет неправильно», поэтому они просто делают то, что было проще или дешевле. Здесь нет настоящей магии или тайн. В прошлом были популярны микросхемы, но люди жаловались на распиновку, поэтому спустя годы вышла бы другая версия этой части, которая была бы функционально такой же, но с перемещенными штырьками для облегчения маршрутизации на печатной плате.

Неважно, что, в конце концов, «это то, что есть», и мы просто имеем дело с этим. Честно говоря, это не вызывает особых проблем, и мы настолько привыкли к этому, что это нас не беспокоит (сильно).


известный EE сказал "это то, что есть" или что-то? В моем университете есть преподаватель старой школы, который часто говорил это ...
NickHalden

@JGord Это обычная фраза, которая используется во всех сферах

Да, я знал это, я только что видел это с особенно высокой плотностью в EE и задавался вопросом, почему ...
NickHalden

Вы можете видеть некоторые текущие шунтирующие мониторы в SOT23-5, у которых Vin + и Vinpins расположены по-разному. Например, INA193 / 196. Практически тот же чип, но я полагаю, это зависит от того, как плата будет маршрутизироваться и какова оптимальная ситуация для сборочных машин.
Ганс

4

Распиновка микросхем действительно определяется расположением схемы на чипе внутри упаковки.

Разработчики компоновки микросхем имеют различные соображения, но вряд ли назначение внешних выводов будет сильно отличаться от расположения контактных площадок.

Одним из соображений будет распределение энергии вокруг чипа, а это означает, что VDD (или VCC) и земля могут появиться в неожиданных местах.

Для этого всегда есть веская причина. Поверьте мне, разработчики микросхем не делают ничего произвольно.


2

Если вы посмотрите внимательно, вы увидите, что они в порядке, но не сгруппированы вместе. Вероятно, все сводится к тому, насколько просто изготовить чип.

альтернативный текст


Какого рода порядок, забота проиллюстрировать (подробнее)?
Rick_2047 25.12.10

1
@ Rick_2047, посмотрите на схему, они в последовательности.
Томас О

Серьезно, чувак, я не вижу последовательности. Ваша красная линия просто показывает, что они повсюду, может быть, я плотный и мне нужно больше объяснений.
Rick_2047

1
@ Rick_2047, начиная с вывода № 19 P0.0, вывода № 21 P0.1, (следуйте красной линии, вы увидите P0.x по порядку, за исключением нескольких особых исключений.) Они повсюду, но порядок не случайный.
Томас О,

Какая польза? Мне нужно было бы по крайней мере 8 контактов для управления портом данных или по крайней мере иметь все периферийные контакты в последовательности для прямого подключения разъема. Так что контакты для меня случайны.
Rick_2047

2

Это связано с местами, где данный сигнал подходит достаточно близко к краю матрицы, чтобы сделать там прокладку для него. Это определяет порядок контактов. Иногда несколько сигналов можно переключать, но их расположение в логическом порядке может увеличить размер кристалла, что означает дополнительные затраты.


2

Микросхемы могут иметь слой перераспределения, который позволит сопоставить любой контакт с любым местоположением, но это только увеличит стоимость голого кристалла примерно на 5-10%.

Каждый производитель выбирает один из способов:

1) Дизайн чипа с фиксированными выходными контактами (немного больше матрицы => дороже)

2) Есть случайные булавки (дешевле)

3) иметь 1 дополнительный слой (немного дороже в производстве)


2

Причина в том, что расположение контактов в логическом порядке находится далеко в списке приоритетов компании по производству микросхем. Большинство дизайнеров, которые им небезразличны (как правило, не включают в себя увлеченных людей-роботов), будут использовать пакет САПР, который имеет распиновку в какой-то библиотеке, так что им тоже все равно. Таким образом, другие факторы, такие как эффективная компоновка кристалла, являются более важными.

Обратите внимание, что для некоторых производителей микросхем это важно:

  • сбалансированные пары (Ethernet, USB) находятся рядом или близко
  • XTAL соединения близки (с контактом заземления поблизости, но не на некоторых PIC ..)
  • контакты заземления и питания находятся рядом или рядом, поэтому рядом с выводами можно добавить разъединительный колпачок

Я помню, лет 30 назад я пытался сделать одностороннюю компьютерную плату Z80. Я переправил большинство линий, но эти глупые выводы шины данных сделали это невозможным.

Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.