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spi nand flash 电路低成本玩转Linux开发板（基于NUC980双层板）原理图+PCB分享

发布时间 : 2025-03-17

作者 : 小编

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低成本玩转Linux开发板（基于NUC980双层板）原理图+PCB分享

由于公司项目需求，一直在找一款能跑Linux系统，外围接口丰富的，关键是必须要有CAN,UART,RMII等接口的芯片（无需LCD,HDMI，eDP）。对于一般的多媒体芯片来说，类似于瑞芯微，全志，海思，NXP等方案上，基本都是BGA封装的居多，CAN基本都是一路（本项目需要用到两路CAN）而且单芯片价格不便宜，再加上BGA封装对于PCB叠层的要求和SMT加工费用上的要求，最终选定了新唐的工业物联网系列的NUC980DK61YC，成本上的优势还是蛮大的，芯片相关的资源配置以及应用如下图所示：

相关配置及应用

对于NUC980DK61YC LQFP128的封装来说，对于PCB的优势是不言而喻的，双层板即可，既可以省下PCB板材费用，又可省下SMT的加工费用，对于小白来说，手工焊接也是可行的。因为是内置的64MB SRAM，故无需高频布线，外置一片SPI Flash即可跑系统。

选定了芯片，接下来就着手设计了。

第一：原理图设计

（1）电源设计

采用Type-c接口作为5V电源输入,如下图所示：

Type-c电源输入

NUC980DK61YC 系统电源分别需要1.8V、1.2V、3.3V。本开发板采用集成3路PMU的电源芯片EA3059C（也可以采用独立LDO来设计），具体电路如下所示：

EA3059C电路

（2）以太网电路设计

采用美国微芯LAN8720A-CP-TR，具体电路如下：

LAN8720A-CP-TR电路

（3）USB电路和串口打印电路

采用CH340E作为USB转UART芯片，主要优点是封装更小了，外围简单，无需外置晶振，缺点是单片价格比其他的系列高一点。电路图如下所示：

USB和串口打印电路

（4）SD卡电路

（5）QSPI/NAND Flash 电路

在实际的应用中，可二选一，如下图所示：

Flash电路

（6）剩余的GPIO全部引出，如下图所示：

GPIO电路

（7）顶层电路，如下图所示：

Top

第二：PCB布局走线

原理图设计完之后，就是添加封装，至于AD格式的封装，其实大可不必自己一个一个的画时间去画，画封装很费时间，在工程项目中，应该把主要的精力放在原理图和PCB上，当然，即使是使用第三方的（如嘉立创导出的AD格式的封装）也要检查和手册做参数对比，避免出错！

（1）开始预布局，需要先做模块化整理，把所属同一张图中的器件汇集在一起，以便后期布局使用，如下图所示：

模块化整理

（2）布局开始。布局中首先要遵循的原则是：先布接口（如结构有要求），即使结构没要求，个人的习惯也还是先放置接口，在放置相对应的接口电路的器件，在对应的模块电路中，应遵循先大后小的原则，也就是先放置芯片，再放置外围的电阻电容等小器件。整体需布局如下图所示：

预布局

在预布局的时候，可以适当的打开对应芯片的飞线，因为是双层板，所以在刚开始布局的时候就需要充分考虑整个板子的走线方向，尽量保证每一个模块的线都是顺的，尽量做到少打孔，使底层让出更多的，更加充分的面积留给GND。如下图所示：

预估模块线路走向

（3）模块化走线

在布局完成之后，就可以开始布线了，在布线的过程还是需要微调布局的。

电源走线如下：

顶层

底层，输入电容靠近对应管脚放置

类似于EA3059C 集成的开关电源芯片，布局时需先考虑几个主要的输出通道，如1.2V、1.8V、3.3V，如果两个输出通道的输出功率电感距离过近，很容易形成串扰，尽量的分开，如实在分不开，可形成90度角放置，如下图所示：

功率电感放置

其中，各通道输出的FB采样点，应该从输出电容后取，而不应该在电感处取，如下图所示：

FB取样点

电源芯片的输入电容应靠近芯片对应的管脚放置，如上底层图所示。

USB走线：

USB走线中，在有空间的情况，尽量做包地处理。如下图所示：

USB走线包地

以太网芯片晶振、主控芯片晶振走线处理：

晶振走线中使用类差分走线的方式进行，并做包地处理，如下图所示：

以太网芯片晶振部分

主控晶振部分

FLASH走线

Flash走线，主要遵循的原则就是：少打孔，尽量短。如下图所示：

Flash

其余部分的走线都是比较简单的，也没什么好说的了，总之，布线中，尽量做到整组线一起走，特别是在双层板中，线分散着走，很容易把空间分割掉，致使GND面积分散。尽量做到信号线表层走完，底层空间留给GND。

最终效果图（没铺铜）

Top

Bottom

3D效果图：（没调整丝印）

Top

Bottom

整个项目就到此完成，后期可以直接导出制版文件和生产文件。需要的朋友可在评论区留下邮箱（原理图为PDF格式，PCB为AD格式），本人统一发送！本人能力有限，希望各位大神轻喷，在此谢过[谢谢]

（注：此板子未打样测试验证，小白轻勿直接打样，后期打样回来再做相应的LINUX系统验证，敬请期待[奸笑]）

宏旺半导体解答什么是SPI Flash 运用于哪些领域

有关注宏旺半导体的小伙伴都知道，宏旺半导体是一家专注于存储芯片Design、研发、封装、测试、销售服务于一体的高科技企业。在之前宏旺半导体给大家带来了很多关于存储方面的文章，主要介绍了eMMC、UFS等Flash，但很少提到SPI闪存，作为闪存家族的重要一员，今天就和大家聊聊ICMAX SPI。

什么是SPI Flash

SPI Flash是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，一般智能电视、老式机顶盒、智能后视镜、投影仪、物联网、监控摄像机等产品会用到。由于体积小，它可以减少ASIC控制器引脚数，降低封装成本，缩小电路板空间，并降低系统成本。与并行闪存相比，SPI串行闪存功耗更低、连线更少，它是一种理想的高成本效益的数据传输解决方案。

如果采用SPI NAND Flash的方案，主控（MCU）内可以不需要带有传统NAND的控制器，只需要有SPI的接口，这样可以减少主控的成本。另外SPI NAND Flash的封装形式多采用 WSON的封装，尺寸比传统的NAND Flash TSOP的封装要小很多，充分节省了PCB板的空间，已经管脚的数量，从而可以减小PCB的尺寸及层数，既满足了小型化的需求也降低了产品的成本。

随着5G网络即将带来的数据狂潮，万物互联对存储芯片有了更高的需求，目前SPI SLC NAND在PON、网通模块、监控等领域也逐步普及。SPI NAND有更快的写入速度，且对于频繁擦写有着更高的稳定性。从上面我们了解到了 SPI NAND Flash的这么多优点，那么他的性能相比于传统的NAND Flash是否有打折扣呢？

我们以国产本土品牌ICMAX的2Gb SPI NAND Flash 型号为IMS2G083J1H2S-WN 为例来进行说明。SPI NAND Flash本质上是一个NAND Flash+ SPI controller，ICMAX为了提供给客户稳定可靠的ICMAX Flash，保证用户的程序代码的一致性，将NAND Flash和 SPI controller做了独特别设计，从而保证了所有ICMAX出厂的SPI NAND Flash都拥有一致的controller，客户在对于SPI 编程时也不会出现因为不同的controller导致驱动程序需要调整的问题。

另外ICMAX拥有完全自主的NAND Flash设计能力，在SPI NAND Flash中采用的 NAND 晶圆均为SLC规格的，擦写次数达到10万次，存储时间高达10年以上，硬件的ECC校验，更好的帮助客户管理好Flash。宏旺半导体ICMAX的SPI NAND具备体积小、集成度高等优势，从严格的封装、测试、认证等一步到位，大大缩短生产周期，为客户提供高性能到高性价比的解决方案，帮助客户抢占市场先机。

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