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从BeagleBone谈AM335x硬件系统设计

日期：2012-04-25

   如果不是要试用BeagleBone，也不会花着大把的时间去研究AM335X的硬件系统设计，这些天翻阅了TI好多的文档资料，有一些小小的心得，和大家共享一下，全当做个记录，时间久了可以回来翻翻。
 
   关于AM335X的硬件系统介绍可以参考这个链接：http://processors.wiki.ti.com/index.php/AM335x_Hardware_Design_Guide
   我主要按以下的顺序，谈谈我最近的一些收获，仅供大家参考。
 
BeagleBone的参考手册：《BeagleBone Rev A3 System Reference Manual》
 
 
   1) 关于电源
   
    TI总是宣传AM335x只要5美元，你们在看看它配套使用的电源芯片，价格也不菲啊，都在4美元左右，真他妈的坑爹！而且电源芯片选择的余地也不大，这点对于系统设计来说倒是一件好事，不用过多的纠结，使用成熟的方案就行了。
  
    常见的搭配：可以参考一下《AM335x power options》
 
    
也就这几颗料，AM335X_EVM中使用的是TPS65910,在BeagleBone中使用的是TPS65217
 
有以下几个文档可以参考：
《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》

 
BeagleBone上用的TPS65217也是挺有意思的，看到了吧，有A,B,C三种，有啥区别呢？看看下面的图可能就有启发了。
 
 
很明显我们用的是TPS65217B，为啥呢？AM3359只有ZCZ封装，板载memory是DDR2的。
 
那么AM3359有几种电源呢？《在AM335x ARM® Cortex™-A8 Microprocessors (MPUs)》第77页有详细的介绍，主要有1.1V，1.8V，3.3V
 
 
 
在不同的模式下，系统的主频不一样，对VDD_MPU,VDD_CORE的电压需求也不一样。
 
 
为什么需要专门的电源芯片，估计是和它各个电源的上电顺序有关。普通的电源芯片能不能满足系统设计要求，目前还没看到成熟的方案，谁也不想自己去当个小白鼠，还是随大流的好。AM335x各个电压的上电顺序如下：
 
 
由于拿到的试用板子是A3版本的，而且芯片型号也是XAM3359，属于实验样品，没有标明芯片的速率等级，也不知道能跑多快。不过从Linux的系统打印来看，应该是在500MHz或者600MHz
 
IO的电压也有两种，1.8V或3.3V
从上面的图上可以看到这样的话，Supply voltage range for dual- voltage IO domain
BeagleBone上是直接接在3.3V上的
 
 
BeagleBone Rev3的原理图可以从这个地址得到：https://github.com/CircuitCo/BeagleBone-RevA3
 
关于电源功耗的评估在这个地址可以看到：http://processors.wiki.ti.com/index.php/AM335x_Power_Consumption_Summary，还是挺详细的
 
 
2)  关于时钟
 
详细的细节参考datasheet吧，主要的就下面两句话：
  • 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采用的是24MHz外部时钟，原理图如下：
 
 
至于内部的主时钟和外部输入的时钟是啥关系，这个还需要进一步的研究，不过和硬件设计本身没有太大的关系。
 
3)  关于启动模式
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个应该是目前比较流行的启动模式，NorFlash目前随着文件系统和应用的不断扩大，已经渐渐的没落了。现在比较如日中天的应该是从NandFlash启动
BeagleBone目前只是的是从SD卡启动,这个在调试阶段还是挺方便的，做生产的话就有些牵强了，最起码我是不推荐使用的
 
在这里不得不提美光的一颗memory芯片，型号：MT29CxGxxMAxxxJA
有什么特色呢：137-Ball NAND Flash with LP-DRAM MCP，也就是memory里面既有nand也有LP-DRAM
恰好这个AM335X都支持，这样的memory我很喜欢。可以把系统设计的更加的小巧，而且不用SD卡启动了，适合产品开发。
同时我也见过成功的案例，DM3730 + 这个料
 
 
 
 
关于系统的启动流程不在这个里面讨论了，有空单独说说
 
4)  关于网口
 
尼玛，不是都标榜有千兆网口吗，我翻遍所有的和AM335X相关的demo板，都是百兆网口，这是为什么？？这是为什么？？？
貌似BeagleBone的接口的接法是MII接口，只有和手册上的RGMII接口类似，但是时钟又是25MHz的，速率只能到100M啊，是不是换成125M的就能到1000M？不过LAN8710也不支持千兆网，哈哈。好奇怪的哦
 
科普一下：
RGMII（Reduced Gigabit Media Independent Interface）是Reduced GMII（吉比特介质独立接口）。GMII和RGMII均采用8位数据接口，工作时钟125MHz，因此传输速率可达1000Mbps。同时兼容MII所规定的10/100 Mbps工作方式，支持传输速率：10M/100M/1000Mb/s ，其对应clk 信号分别为：2.5MHz/25MHz/125MHz。RGMII数据结构符合IEEE以太网标准，接口定义见IEEE 802.3-2000。

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