低成本玩转Linux开发板（基于NUC980双层板）原理图+PCB分享

Roorpei

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

: W+ P8 V5 ~8 Z( l3 U+ D/ Q

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。

0 P7 _6 m$ K# O- S

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

  U+ x8 g! Q! G

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

& ^8 Q' \9 C# H. Z1 m1 r- M( E

（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

* E( P  I7 u  ~/ ^4 B9 b: {

（4）SD卡电路

# B/ {8 [- ?6 e- \; P- r

（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

9 X# m4 B# s5 e7 S" {

（7）顶层电路，如下图所示：

Top

* K$ h' S" _6 x) U. d7 b9 \

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

1 U1 U: }) C$ Z. y7 Q

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

5 N. a: K  W9 U0 l

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

' ]% z$ t+ n( I7 S

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

# O2 R: `3 N: Y6 E( I

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

. G3 b4 F* U# u2 v

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

（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，如有技术问题，大家一起进步）

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板子布局规范