System-On-Module blackFox – Desenvolvimento

blackFox Desenvolvimento
Este post faz parte da série System-On-Module blackFox. Leia também os outros posts da série:

Este é o segundo artigo sobre o System-on-Module blackFox, em que irei abordar o seu processo de desenvolvimento. O primeiro artigo foi de caráter introdutório, apresentando a concepção do projeto como também as especificações de hardware.

A seguir serão descritos os passos utilizados para o desenvolvimento deste projeto, como também compartilharei algumas boas práticas de design.

Preparação

A base de estudos para este projeto foi estruturada principalmente em guias de desenvolvimento de hardware (design reference), que consistem em boas práticas de design apresentadas pelo fabricante, com exemplos de roteamento, dicas de layout, etc. Ainda disponibilizam design checklist, que consiste em verificar os requisitos mínimos para o funcionamento do circuito, como power rails, cristais, pinos de shutdown, reset e wakeup, além de outros componentes.

Outra fonte de estudo foi o site do primeiro artigo, o qual possui material gratuito e de qualidade, ideal para aprendizagem das técnicas de high speed design, como também para conhecimentos sobre a própria ferramenta de design Altium. Conta também com um fórum voltado para desenvolvedores de hardware. Encorajo fortemente o leitor a assistir as vídeo-aulas e a ler os posts do fórum para aprofundar seus conhecimentos.

Busque também propostas desenvolvidas dentro da linha que o projeto tem como base. Para o desenvolvimento da blackFox, por exemplo, tive como referência o Arietta 25, Aria G25 e o WifiG25.

Mãos à obra

É hora de por em prática tudo o que aprendeu. Faz-se necessário aplicar metodologias no desenvolvimento do projeto, pois uma trilha errada, seja com roteamento inadequado ou conectada de forma errada, e o projeto estará comprometido; todo dinheiro e tempo investido estarão desperdiçados.

A seguir, cinco práticas que podem ajudar bastante a minimizar possíveis erros:

  1. Imprima o datasheet do componente, verifique cada pino com o esquemático e footprint do mesmo, por exemplo: função, número sequencial e posicionamento. Faça isso para todos os circuitos integrados;
  1. Faça uso de regras, por exemplo: largura da trilha, espaçamento mínimo, distância mínima entre componentes etc. Neste quesito, o Altium é rico em opções para as mais diversas finalidades. Ao final do projeto, verifique se o circuito está em conformidade com as regras aplicadas (Figura 1);
Aplicação de regras no layout do circuito.
Figura 1: Aplicação de regras no layout do circuito.
  1. Utilize as diretivas Net Class. Muito importante esse item, pois é possível trabalhar com grupos de barramento, por exemplo, endereço, dados, usb etc. Mais ainda, é possível verificar o comprimento total de cada trilha. A Figura 2 apresenta a diretiva sendo aplicada no barramento de dados da memória Nand Flash. Observe também que todas as trilhas (NAND_Dx) apresentam comprimento total de 26.6mm.
Diretiva Net Class aplicada no barramento de dados da Nand Flash.
Figura 2: Diretiva Net Class aplicada no barramento de dados da Nand Flash.
  1. Trabalhe com o modelo 3D, o resultado é uma cópia fiel do projeto e as chances de sucesso aumentam. A seguir, o modelo 3D da blackFox, Figura 3.
Modelo 3D, blackFox.
Figura 3: Modelo 3D, blackFox.
  1. Essas são dicas gerais:
  • Desenhe os componentes que forem precisos, altere o esquemático ou o símbolo do componente para deixar em uma forma agradável de visualização;
  • Utilize páginas para deixar melhor estruturado o projeto, coloque títulos, anotações e diagrama de blocos, afinal não é só você que vai utilizar futuramente, mas também outras pessoas.
  • Coloque label em todas as conexões do esquemático, assim, quando estiver fazendo o roteamento da trilha, esta possuirá o mesmo nome, ficando mais fácil identificar a trilha em que se está trabalhando.

Custos

Os custos de desenvolvimento de hardware são caros, ainda mais quando se trata deste tipo de circuito com este grau de complexidade. Uma série de fatores contribui para o preço final, por exemplo: componentes, quantidade a ser fabricada, montagem, quantidade e tipo de via (blind, buried ou throughrole) e o nível de complexidade da placa. Este último item diz respeito às restrições, como a largura mínima da trilha, diâmetro mínimo do furo, distância mínima entre pads, controle de impedância, etc.

A blackFox possui seis layers, e todo o hardware foi manufaturado e montado na China. Considerando os componentes, montagem, confecção da placa, transporte, impostos e taxas para levantamento do custo final, 5 unidades da blackFox custaram um total de R$4.000,00 (quatro mil reais).

Conclusão

Foram abordados os principais passos utilizados durante o desenvolvimento da blackFox. A necessidade de revisões, conhecimento das técnicas de high speed, as metodologias de desenvolvimento adotadas, tudo isso ajuda a minimizar as possibilidades de erro, uma vez que o desenvolvimento de circuitos microprocessados é suscetível a erro de design, e, uma vez cometido, pode comprometer o projeto. Ao fim, o aprendizado é único e a experiência tornará você mais confiante e seguro para futuros projetos.

O projeto está disponível para download aqui.

Abraço!

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