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楼主 # 2023-04-09 22:01:34

logicworld
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全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计

本项目开源主要目的是帮助想学ARM高速电路的小伙伴们,学会自己做一个ARM开发板(eg. 全志H6开发板)。快来看看是否真从零入门,有手就行!

全志H6开发板
简介

全志H6开发板以全志H6为主控芯片,拥有2GB LPDDR3内存,8GB EMMC,AP6212(WIFI+BT),常见的USB,HDMI,耳机音频等接口,以及开放了26Pin的GPIO。
硬件上面兼容了Orange Pi 3 LTS,可以烧写香橙派的系统,完全对接它的软件,比如:使用香橙派提供的GPIO操作工具,操作IO端口。

支持系统
  • Ubuntu 22.04 - Jammy等

  • Debian 11 - Bullseye等

  • Android TV 9.0

特性
  • 基于全志 H6 芯片,4核Cortex A53,Mali-T720 GPU

  • 2GB LPDDR3 内存(经DragonHD实测最高跑到888MHZ)与 8GB eMMC 储存,支持TF卡扩展

  • HDMI最高支持4K@60HZ,实测至少支持2K@60HZ

  • 板载AP6212(WIFI+BT)(WIFI上下行速度实测30Mbps+)

  • 4个USB口,包括1个USB 3.0,1个USB 2.0,1个USB OTG,1个USB Type C电源接口

  • 支持HDMI和3.5mm接口输出音频(音质清晰,未见杂音)

  • 板载 26 Pin GPIO,支持常用接口,eg. I2C, SPI, UART, PWM等,兼容Orange Pi 3 LTS的GPIO接口

  • 独立调试串口,启动时输出UBOOT,内核调试信息,进入系统后可作为Console使用

  • 搭配AXP805电源方案

  • 支持从eMMC和TF卡启动

  • 支持通过调试USB直接烧写固件(仅Android系统)

Demo照片

1677342896283-缩小.jpg
1677344865006_网速测试.png

从零入门ARM高速电路设计
缘起

每次看到手机,电脑,XX派的PCB里面密密麻麻的元器件,就想着啥时候我也能做个类似的东西。但是真的想要去做去学的时候,就觉着无从下手。网络上有不少讲STM32,ESP32等MCU的电路硬件设计和软件开发。但是完全没有见过有人讲怎么设计一个类似于树莓派的开发板/应用,基本都是讲怎么在这个派上面配置软件和环境,玩各种创意。开源的派倒也不少,但是都只是给出了最终的成果(原理图+PCB+Demo视频),缺乏中间过程,更不知道怎么让自己学会独立做出这样的东西。看完了别人的派之后,羡慕,但除了羡慕什么也做不了。

后来我在学习硬件的过程中,一直在关注寻找相关的信息。直到有一天我找到了一份全志H6的软硬件开发文档(来自吴川斌的博客),文档里面包含了非常详细的信息,原理图,PCB,调试手册,IC datasheet,甚至连生产指南都有。博客里面还特别说了一句,可以用H6来入门ARM高速电路设计。我感觉差不多时机成熟了,虽然具体要怎么做依然不是那么清晰,但先走着看看。

从最开始的学习到最终在板子上面调通各种功能,历时5个月时间,有效工作时间是2.5个月的晚上业余时间(2-3小时)。学习一个月,原理图两星期,PCB两星期,调试两星期。这个过程也是各种摸索和踩坑。

教程目的

除了我以外,肯定也会有其他小伙伴有类似的想法,想入门学习一下高速电路设计,但苦于资料太少了。既然当初我找不到这样的学习教程,不如现在我自己来做一个这样的教程。本教程,将给出一个可行的学习路径,分享我自己在做的过程中的一些经验(看别人似乎挺容易的,但自己操作起来怎么那么难,eg. BGA焊接),以及设计过程中的一些考量。 我也是一个业余爱好者,大家一起共同学习吧!愿大家都能成为自己曾今羡慕的人!

教程
  • 需求和设计考量:教程-第一章

    • 项目需求有哪些?希望做成什么样子?

    • 为什么我选择了全志H6芯片?如果,你要选择做其他主控芯片,要考虑哪些东西?

    • 整体设计和规划上面有哪些考虑?

  • 原理图设计:教程-第二章

    • 模块级方案设计

    • 原理图设计的精髓-抄?

    • 设计中的注意事项

    • 原理图自查的方式

    • 更进一步

  • PCB设计:

    • 上部分:教程-第三章(上)

      • 一个谜

      • 初遇高速PCB设计

      • 密密麻麻的PCB

      • 原来PCB设计软件中有这么多概念,之前都走马观花了

      • 高速电路基础知识-阻抗和层叠

      • 触碰工艺边界

    • 中部分:教程-第三章(中)

      • 模块化布局

      • BGA出线-原来是有套路的

      • 高速电路设计的大山-DDR与蛇形等长

        • 什么叫蛇形走线?

        • 为什么要等长?

        • 哪些信号算一组?

        • 同组同层

        • 2W/3W线距约束

        • DDR拉线

        • LCEDA中的工具

      • 拉线工程师

    • 下部分:敬请期待

      • 电源平面的分割

      • 打板前的检查

      • LCEDA的优势和不足之处

  • 焊接和调试:敬请期待

    • 打板和SMT贴片

    • 第一座大山-QFN焊接

    • 在迷宫中慢慢摸索-BGA焊接

    • 看到曙光了-DragonHD DDR内存测试

  • 软硬件联调:敬请期待

    • 再次见到Orange-正常进入Ubuntu

    • WIFI测试-比想象中的顺利

    • 音频测试-音质还可以

    • GPIO测试-兼容OrangePi还是省事不少

    • GPU测试-小板子上看到3D的效果还是有点激动的

    • 稳定性测试-还是太烫了

    • 江湖再见

开源的原理图,PCB和BOM

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#4 2023-04-10 09:21:12

tocurd
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Re: 全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计

问一下这种BGA的咋手焊啊

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#5 2023-04-10 10:54:02

yelong98
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Re: 全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计

这么好的贴子居然没人顶,期待后续软硬件联调

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#6 2023-04-10 11:20:02

Gentlepig
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Re: 全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计

tocurd 说:

问一下这种BGA的咋手焊啊

应该是热风枪吹,失败了然后手动植球(球不知道是用烙铁焊还是风枪吹)

真强啊,赶紧去下载文件学习下。

最近编辑记录 Gentlepig (2023-04-10 11:21:46)

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楼主 #7 2023-04-10 23:18:13

logicworld
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Re: 全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计

tocurd 说:

问一下这种BGA的咋手焊啊

对的,使用热风枪吹,失败之后再用钢网+锡膏植球。我也是第一次焊接BGA,植球估计植了10-20次,焊接焊了5-10次,才基本算是学会焊BGA了。后面会在教程中分享一下我自己的焊接学习过程和经验,对于新手入门BGA焊接应该会比较有帮助。

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#8 2023-04-11 08:22:24

Blueskull
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Re: 全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计

tocurd 说:

问一下这种BGA的咋手焊啊

几百块钱买个预热板,你会感谢我的。预热板开到200度,热风开到320度,吹无铅焊锡(217C)太容易了。

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#9 2023-04-11 16:14:52

willX
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Re: 全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计

Blueskull 说:
tocurd 说:

问一下这种BGA的咋手焊啊

几百块钱买个预热板,你会感谢我的。预热板开到200度,热风开到320度,吹无铅焊锡(217C)太容易了。

预热台确实好用,赞!
热风开到320,板子上得有300°了。这样焊接BGA IC能扛得住吗?

最近编辑记录 willX (2023-04-11 16:15:42)

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#10 2023-04-11 17:24:21

nTliang
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Re: 全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计

楼主牛逼,才知道usb和sd卡都要做阻抗匹配

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#12 2023-04-14 10:46:16

Gentlepig
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Re: 全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计

nTliang 说:

楼主牛逼,才知道usb和sd卡都要做阻抗匹配

sd卡不需要做阻抗匹配吧?

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#14 2023-04-14 13:54:38

yelong98
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Re: 全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计

Sd卡低速设备,不做完全不影响,基本上100M以上速度需要和等长

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#15 2023-04-15 09:17:20

tocurd
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Re: 全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计

想问下H6从哪里拿呀,怕买到不能用的

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#17 2023-04-16 19:59:27

apollo800
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Re: 全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计

h6有usb3.0吗?你确定好用吗?我记得全志全系列都没有能用的USB3.0

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#18 2023-04-16 21:13:45

xlbook
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Re: 全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计

tocurd 说:

想问下H6从哪里拿呀,怕买到不能用的

可以去咸鱼买泰奇猫,楼主说bom比较匹配

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楼主 #19 2023-04-16 23:25:38

logicworld
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Re: 全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计

tocurd 说:

想问下H6从哪里拿呀,怕买到不能用的

whycan企业店买的

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楼主 #20 2023-04-17 00:15:56

logicworld
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Re: 全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计

Gentlepig 说:
nTliang 说:

楼主牛逼,才知道usb和sd卡都要做阻抗匹配

sd卡不需要做阻抗匹配吧?

全志官方的设计手册里面要求了阻抗匹配。另外,我用的SanDisk 32GB 速度等级10 A1的SDCard 号称极限读取速度是98MB/秒,考虑到只有4根数据线,时钟频率应该在98*2 MHZ以上,应该是需要开始考虑阻抗匹配了。
SDCard阻抗匹配.png

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楼主 #21 2023-04-17 00:31:40

logicworld
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Re: 全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计

apollo800 说:

h6有usb3.0吗?你确定好用吗?我记得全志全系列都没有能用的USB3.0

H6有USB3.0,下图是H6的数据手册的一部分:

USB3.0.png

我手里只有USB固态硬盘是USB3.0的,稍微做了一个测试,可以参考一下(不知道这算不算能用):

H6开发板上面测试

256GB_H6_速度.png


Windows测试

256GB_windows_速度.png

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#22 2023-04-18 18:23:18

weili_an
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Re: 全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计

@logicworld
请教一下大佬,有一些TF卡号称写入速度130MB/s,H6支持么?有没有测试结果?

最近编辑记录 weili_an (2023-04-18 18:24:36)

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楼主 #23 2023-04-19 01:41:37

logicworld
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Re: 全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计

weili_an 说:

@logicworld
请教一下大佬,有一些TF卡号称写入速度130MB/s,H6支持么?有没有测试结果?

我手里没有写入速度这么快的TF卡,因此没有直接的测试结果。但是,eMMC走的也是SDIO的接口,下图是eMMC的速写速度,可以参考一下。
EMMC_H6_速度.png

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楼主 #24 2023-04-21 01:48:35

logicworld
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Re: 全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计

原帖子已经无法编辑了,更新内容发这里了:

发布教程《从零入门ARM高速电路设计-第三章-PCB设计(下)》
  • 电源,去耦电容和电源平面的分割

    • PMU和电源铺铜

    • 主控和DDR的去耦电容

    • 电源平面的分割

    • PDN

  • 打板前的检查

  • LCEDA的优势和不足之处

  • 更进一步

    • 经验流

    • 理论仿真流

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楼主 #25 2023-04-27 00:04:01

logicworld
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Re: 全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计

发布教程《从零入门ARM高速电路设计-第四章-焊接和调试(上)》
  • 打板和SMT贴片

  • 工欲善其事,必先利其器

  • 焊接的基础知识

    • 助焊剂的作用

    • 热风焊台的使用

    • 模仿SMT机器贴片

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#26 2023-04-28 20:25:11

xfdr0805
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Re: 全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计

看了楼主的教程,我竟然有对BGA下手的念头了。逃.gif

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楼主 #27 2023-05-03 23:37:24

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Re: 全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计

tocurd 说:

问一下这种BGA的咋手焊啊

发布教程《从零入门ARM高速电路设计-第四章-焊接和调试(下)》
  • 机焊的质量-整板焊接

  • 第一座大山-QFN焊接和调试

  • 在迷宫中慢慢摸索-BGA焊接和调试

  • 看到曙光了-DragonHD DDR内存测试

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#30 2023-05-10 10:57:29

noReply
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Re: 全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计

请教一下大佬,像typec母座这种原件是怎么焊的啊,我自己焊接的时候总是连锡。。。

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楼主 #31 2023-05-11 23:02:28

logicworld
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Re: 全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计

noReply 说:

请教一下大佬,像typec母座这种原件是怎么焊的啊,我自己焊接的时候总是连锡。。。

我的typec母座是JLC SMT焊的,我也没有尝试过手工焊接。

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楼主 #32 2023-05-15 23:57:41

logicworld
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Re: 全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计

发布教程《从零入门ARM高速电路设计-第五章-软硬件联调》
  • 再见Orange-正常进入Ubuntu

  • WIFI测试-比想象中的顺利

  • 音频测试-音质还可以

  • GPIO测试-兼容OrangePi还是省事不少

  • USB电源控制、USB摄像头和USB固态硬盘

  • GPU测试-小板子上看到3D的效果还是有点激动的

  • 稳定性测试-疑似电源完整性问题

  • 更进一步

  • 江湖再见

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#33 2023-05-17 11:22:35

mojerro
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Re: 全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计

眼熟的项目,一看我已经在嘉立创收藏了

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#34 2023-05-17 11:23:25

mojerro
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Re: 全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计

话说使用的电源对板子影响大吗,如果纹波不是很低的话

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楼主 #35 2023-05-19 09:54:17

logicworld
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Re: 全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计

mojerro 说:

话说使用的电源对板子影响大吗,如果纹波不是很低的话

我没有做过严谨的测试,但怀疑是大的。下图是OrangePi板子的用户手册里面的一段话,看起来他们应该也是遇到了一些电源导致的板子重启问题。
.png

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#36 2023-06-05 11:46:28

arychen
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Re: 全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计

感觉更多是电源功率的问题

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#37 2023-06-16 10:28:28

zhangsgul
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Re: 全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计

@logicworld

这个dd是会走操作系统的文件系统缓存的
得执行sudo sysctl -w vm.drop_caches=3之后再测试,不然结果不准的
我自己的树莓派上就是这样的

最近编辑记录 zhangsgul (2023-06-16 10:31:01)

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#42 2023-11-27 13:49:40

Rafx
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Re: 全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计

太强了,一直想入门高速板设计没机会,感谢楼主的教程

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