開發闆 內建下載下傳器 jtag_迅為i.MX6ULL開發闆原理圖分析介紹

i.MX6ULL開發闆是北京迅為電子推出的一款Cortex-A7架構的開發闆。采用核心闆+底闆的方式，底闆尺寸190mm*125mm，核心闆尺寸42*38mm。

1 核心闆接口 I.MX6ULL

終結者開發闆采用核心闆

+

底闆的方式，核心闆與底闆硬體連接配接形式上采用的是郵票孔的方式，相比起連接配接器的方式此種方式具有連接配接性穩定，抗震動等優點。底闆上相應的原理圖如下圖所示：

從上圖我們可以看到郵票孔的封裝一共引出了

146

個引腳，其中

i.MX6ULL

引出了

120

個

IO

，另外還有電源，

GND

。考慮到信号完成性的要求，連接配接器上引出了盡可能多的

GND

。

1.3.2 啟動方式原理部分 I.MX6ULL

支援很多種啟動方式，我們可以通過設定與啟動方式有關的

IO

狀态來選擇啟動方式，具體的原理如下圖所示：

從上圖我們可以看到，啟動方式的

IO

中大多數的

IO

都是通過電阻下拉了，隻有

8

位

IO

可以通過一個

8

位的撥碼開關來選擇對應的狀态。具體的啟動方式設定我們整理成了下面表格（關于啟動方式更詳細的說明， 大家可以參考下

5.1

章節）：

1.3.3 系統電源接口 I.MX6ULL

開發闆的電源供電部分原理如下圖所示：

從上圖我們可以看到電源部分使用了一個

DCDC

的電源晶片

U24

，外部輸入電源首先從

JACK1

輸入，經過防反接二極管

D7

到達電源開關（

J1

），當我們按下電源開關（

J1

）的時候，電源會到達電源晶片（

U24

） 的輸入端，最終經過電源晶片會輸出

5V

的電源給系統供電。由于我們使用的電源晶片

U24

是個寬電壓晶片，允許輸入的電壓是

5V~16V

直流電源，是以我們可以很友善的就能找到一個與之比對的電源擴充卡來使用，采用寬壓電源晶片的優點是如果錯接了

12V

的電源，闆子也不會因為輸入電壓過高，而導緻器件損壞（預設我們提供

5V

的電源擴充卡）。

1.3.4 複位電路 i.MX6ULL

終結者開發闆的複位原理如下圖所示：

從上圖我們可以看到開發闆是低電平産生複位。i.MX6ULL 終結者開發闆通過專用的複位晶片來實作系統的複位。因為我們真正做産品的時候，有可能我們産品工作在環境非常惡略的環境下，比如電磁幹擾之類的，複位引腳有可能在受到幹擾的情況下，會發生瞬間的複位信号，如果這個信号直接接到處理器的複位引腳，處理器收到這個複位信号可能就會執行複位了，可是實際上我們并沒有要求系統複位。是以我們可以使用專門的複位晶片，它能夠排除瞬間的幹擾，又可以防止系統在啟動和關閉期間的誤操作，保證系統的穩定。是以我們的終結者開發闆不僅僅是一款學習闆，而且也可以拿來作為參考，設計真真正的産品。

1.3.5 紐扣電池電路 i.MX6ULL

終結者開發闆的紐扣電池用來給

i.MX6ULL

的

SNVS

子產品供電，保證在系統電源斷電的情況下給

SNVS

子產品提供持續的電源，原理圖如下圖所示：

在上圖中

VDD_COIN_3V

是連接配接到核心闆的，最終給

i.MX6ULL

的

SNVS

子產品供電，

DCDC_3.3V

和紐扣電池（

BAT1

）同僚給

VDD_COIN_3V

提供電源。

DCDC_3.3V

是系統電源

5V

轉換出來的，當系統電源斷開以後，

DCDC_3.3V

電源就會停止輸出，此時紐扣電池會繼續給

VDD_COIN_3V

提供持續的電源，最終使得

i.MX6ULL

的

SNVS

子產品有

3V

的電源，進而使得

RTC

時鐘子產品繼續運作（

RTC

時鐘買子產品屬于

SNVS

子產品）。

1.3.6 CAN 接口電路 i.MX6ULL

終結者開發闆闆載了兩路

CAN

接口，原理圖如下圖所示：

CAN1

原理圖

CAN2

原理圖

i.MX6ULL

處理器晶片内部內建了兩路

CAN

控制器，我們在底闆上通過兩個

CAN

的協定轉換晶片（

TJA1040T

）分别引出了兩路标準的

CAN

接口（

H,L

），其中

R1031

和

R1032

分别是兩路

CAN

的終端比對電阻。另外我們分别在兩路

CAN

的資料線上加了

TVS

保護器件（

D77

，

D78

，

D79

，

D80

），使其能夠達到抗靜電的效果。

1.3.7 RS485/TTL 序列槽選擇電路 I.MX6ULL

終結者開發闆闆載了一個

RS485

接口，該

485

接口和

UART3

是複用的，是以我們增加了一個

RS485

和

UART3

的選擇接口，原理圖如下圖所示：

從上圖我們可以看到這個選擇接口是用一個

2x3

的排針引出的，通過跳線帽可以選擇是使用

RS485

，還是使用

TTL

序列槽功能。例如，我們使用

RS485

功能，可以把上圖中的

1

和

3

、

2

和

4

分别通過跳線帽短接起來；如果我們使用

TTL

序列槽功能，我們需要把

3

和

5

、

4

和

6

分别通過跳線帽短接起來。

1.3.8 GPIO 接口電路

為了便于功能擴充，

i.MX6ULL

終結者開發闆通過一個

20pin

的排座，引出了一個

GPIO

擴充接口，原理如下圖所示：

從上圖可以看出該接口引出了兩路

ADC

，一路

SPI

，一路

TTL

序列槽，一路

I2C

。

5

個

GPIO

。通過這些接口我們可以很容易的擴充其他外設。

1.3.9 RS485 電路 I.MX6ULL

終結者開發闆闆載了一路

RS485

接口，原理圖如下圖所示：

從上圖我們可以看到

RS485

實際上是序列槽通過一個

485

協定轉換晶片（

SP3485EN

）轉換出來的，由于

SP3485EN

這個晶片是半雙工的（收發不能同時進行），是以需要一個收發方向的控制引腳（

SP3485EN

晶片的

2

、

3

引腳），一般這兩個收發方向控制的引腳會連接配接到

CPU

處理器，軟體除了要操作序列槽的收發，還需要控制這兩個引腳的狀态，這樣會增加軟體的工作量。為了減少軟體的工作量，我們的原理設計使用的是自收發的控制，參照我們的原理設計，我們的軟體隻需要實作序列槽的收發功能就可以，而不用去考慮設定

SP3485EN

的收發控制引腳的狀态了。為了提高

485

接口的抗靜電能力，我們在

485

的資料總線上加了

TVS

靜電保護（

D55

，

D76

）電路。

1.3.10 USB 轉序列槽電路 I.MX6ULL

終結者開發闆闆載了一個

USB

序列槽，原理圖如下圖所示：

USB

轉序列槽我們使用的是 CH340G 晶片，該晶片是由南京沁恒微電子研發生産的一款國産晶片。CH340G的工作電壓支援 3.3V、5V，甚至是 3V，從上圖可以看到我們給 CH340G 的電壓是 5V，并且是 Mini USB 接口提供的 5V 電源，與開發闆上的電源是獨立的，隻要我們接上 USB 線 CH340G 就會上電。USB 轉序列槽最終通過一個 Mini USB 座子（J49）引出。

1.3.11 LED 電路 I.MX6ULL

終結者開發闆闆載了兩個

LED

發光二極管，原理圖如下圖所示：

其中上面的

LED1

是系統電源訓示燈。

LED2

是使用者

LED

燈，正極通過

510

歐的電阻連接配接到

3.3V

電源上，負極連接配接到

i.MX6ULL

的

GPIO_IO03

引腳上。

1.3.12 按鍵電路 i.MX6ULL

終結者開發闆闆載了一個輸入按鍵，原理如下圖所示：

按鍵 KEY0 作為普通那件輸入，一端接在 GND 上，另一端連接配接在 i.MX6ULL 的 UART1_CTS 引腳上，并且通過一個 10K 的電阻上拉到 3.3V。預設情況下 UART1_CTS 的引腳是高電平狀态，按下按鍵的時候，UART1_CTS引腳和 GND 直接連在一起，電平就會變成低。

1.3.13 蜂鳴器電路

i.MX6ULL 終結者開發闆闆載了一個有源蜂鳴器，原理如下圖所示：

蜂鳴器有兩種：有源蜂鳴器和無源蜂鳴器。有源蜂鳴器内部自帶了震蕩電路，隻需要接上電源，就會震蕩發聲；無源蜂鳴器需要外接一個定頻（2~5KHz）的驅動信号，才會發聲。為了電路設計簡單，友善大家使用，我們使用的是有源蜂鳴器。蜂鳴器的開關通過控制三極管的通斷來實作，我們使用 i.MX6ULL 的SNVS_TAMPER1 這個 IO 來控制三極管的通斷。

1.3.14 TF 卡電路

i.MX6ULL 終結者開發闆闆載了一個 TF 卡接口，原理如下吐所示：

開發闆采用标準的

TF

卡插座，采用

USDHC

驅動，

SD1_DATA0

、

SD1_DATA1

、

SD1_DATA2

、

SD1_DATA3

是

4

位資料總線，分别連接配接到

i.MX6ULL

的

SD1_DATA0~SD1_DATA03

引腳上面。

SD1_CMD

和

SD1_CLK

分别是

USDHC

的指令和時鐘線，分别接到了

i.MX6ULL

的

SD1_CMD

和

SD1_CLK

引腳上了。

SD1_CD

是

TF

卡的插拔檢測引腳，通過該引腳狀态可以檢測是不是有

TF

卡連接配接。

1.3.15 EEPROM 電路 i.MX6ULL

終結者開發闆闆載了一個

EEPROM

存儲晶片，原理如下圖所示：

EEPROM

存儲晶片我們使用的是

AT24C02

晶片，該晶片的容量是

2K bit

，它與

i.MX6ULL

通過

I2C

總線進行通信。

1.3.16 音頻電路

i.MX6ULL 終結者開發闆闆載了一個音頻編解碼晶片 WM8960，原理如下圖所示：

WM8960 是一款低功耗、立體聲編解碼晶片，内部內建了 24 位高性能的 DAC/ADC，并且支援 3D 音效等功能。采用 D 類揚聲器驅動器，為 8Ω負載提供每通道 1W 功率。內建完整的麥克風接口和立體聲耳機驅動器。由于無需單獨的麥克風、揚聲器或耳機放大器，是以顯著降低了外部元件的需求。 進階片上數字信号處理功能為麥克風或線路輸入執行自動電平控制。

圖中的 WM8960 的 SPK+和 SPK-分别通過兩組排針引出，友善使用者連接配接 8Ω 1W 的喇叭。J16（Mic In） 是通過 3.5mm 的耳機接口實作立體聲錄音。J17（SPEAKER）是 3.5mm 的耳機接口，用來實作音頻的輸出。

WM8960 晶片與 i.MX6ULL 通過 SAI 接口連接配接，圖中的 SAI2_MCLK、SAI2_BCLK、SAI2_SYNC、SAI2_TXD、

SAI2_RXD 分别接在 i.MX6ULL 的 JTAG_TMS、JTAG_TDI、JTAG_TDO、JTAG_TRST、JTAG_TCK 引腳上。

WM8960 還通過 I2C 連接配接到 i.MX6ULL 的 I2C2 總線上了，在使用 WM8960 之前，我們需要通過這個 I2C 接口對他進行配置。

1.3.17 RGB 螢幕電路 i.MX6ULL

終結者開發闆闆載了一路

RGB

螢幕接口，如下圖所示：

上圖中

CN1

是

RGB

的螢幕接口，通過一個

40pin

的

FPC

座子引出，同時也支援觸摸屏。該接口僅支援

RGB

接口的螢幕，目前迅為電子的

RGB

接口螢幕有

4.3

寸（

480*272

），

5

寸（

800*600

），

7

寸（

1024*600

）。

上圖中的

BLT_PWM

是控制螢幕背光的引腳，他連接配接到了

i.MX6ULL

的

GPIO1_IO08

引腳。

SNVS_TAMPER9

是控制觸摸晶片複位的，它連接配接到了

i.MX6ULL

的

SNVS_TAMPER9

引腳上面。

GPIO_9

是觸摸的中斷引腳，它連接配接到了

i.MX6ULL

的

GPIO1_IO09

引腳上面。

I2C2_SDA

和

I2C2_SCL

是用于和觸摸晶片通信的，他們分别連到了

i.MX6ULL

的

UART5_RX_DATA

和

UART5_TX_DATA

的引腳上面。

1.3.18 LVDS 螢幕接口 I.MX6ULL

開發闆闆載了兩種不同接口形式的

LVDS

接口，原理如下圖所示：

從上圖我們可以看到

LVDS

接口是

RGB

信号通過晶片

GM8285C

（

U13

）轉換出來的，

GM8285C

最大支援将28 位并行資料轉換為 4 對串行 LVDS 差分信号，同時并行輸出 1 路 LVDS 差分時鐘信号。I/O 電壓支援1.8V/3.3V。

在上圖我們看到有兩種 LVDS 螢幕接口：J18（30pin 的 FPC 座子）和 CON3（HDMI 座子）。這兩個接口實際上是一路 LVDS 信号，隻是對外引出的方式不一樣，因為迅為電子的 LVDS 螢幕有兩種接口（30pin FPC座子和 HDMI 接口），是以為了适配迅為電子螢幕的接口，i.MX6ULL 終結者底闆引出了這兩種接口。（

大家一定要注意下：CON3（HDMI 座子）隻能用來連接配接迅為電子的 LCD 螢幕，不能用來連接配接電腦顯示器！！！

）。

1.3.19 USB OTG 電路 I.MX6ULL

終結者開發闆闆載了一路

USB OTG

接口，原理如下圖所示：

上圖中

USB OTG

接口的

USB_OTG1_DN

和

USB_OTG1_DP

分别接到了

i.MX6ULL

的

USB_OTG1_DN

和

USB_OTG1_DP

引腳上了。

USB OTG

接口通過一個

Mini USB

座子引出，我們可以通過此接口給開發闆燒寫鏡像。

1.3.20 USB HOST 接口 i.MX6ULL

終結者開發闆提供兩路

USB HOST

接口，原理如下圖所示：

從圖中我們可以看到兩路

USB HOST

是

i.MX6ULL

的

USB OTG2

接口（

USB_OTG2_DP

，

USB_OTG2_DN

）通過一個晶片

FE1.1S

（

U15

）擴充出的。

FE1.1S

是一款高性能，低功耗的

USB HUB

晶片，他支援

USB2.0

協定， 可以把一路

USB HOST

，能擴充出

4

路

USB HOST

接口。

上圖中的

J20

和

J21

是

FE1.1

擴充出的其中兩路

USB HOST

，通過這兩個

USB

接口我們可以連結

USB Device

（例如：

U

盤，滑鼠，鍵盤等等）。

1.3.21 CSI 攝像頭接口電路 i.MX6ULL

終結者開發闆闆載了一路

CSI

的攝像頭接口，原理如下圖所示：

圖中的

J22

接口可以用來連接配接迅為電子的

500w

攝像頭子產品。其中的

CSI_MCLK

、

CSI_PIXCLK

、

CSI_HSYNC

、

CSI_VSYNC

、

CSI_DATA0

、

CSI_DATA1

、

CSI_DATA2

、

CSI_DATA3

、

CSI_DATA4

、

CSI_DATA5

、

CSI_DATA6

、

CSI_DATA7

這些信号連接配接到

i.MX6ULL

攝像頭子產品相應的引腳上。

圖中的

I2C2_SDA

和

I2C2_SCL

連接配接到

i.MX6ULL

的

I2C2

總線上，攝像頭子產品需要

i.MX6ULL

通過

I2C

初始化配置以後才能正常工作。

GPIO_2

控制攝像頭子產品的複位，它連接配接到

i.MX6ULL

的

GPIO1_IO02

引腳上。

GPIO_4

控制攝像頭子產品的開關使能，它連接配接到

i.MX6ULL

的

GPIO1_IO04

引腳上。

1.3.22 WIFI/藍牙電路 i.MX6ULL

終結者開發闆闆載了一個

WIFI/

藍牙二合一的子產品，原理如下圖所示：

我們使用的

WIFI/

藍牙二合一子產品型号是

RTL8723

，這個子產品的電路非常簡單，使用

3.3V

電源，與

i.MX6ULL

通過

USB

總線傳輸資料，對外引出了

ipex

的天線接口（

U58

）。

1.3.23 PCIE 4G 子產品電路 i.MX6ULL

終結者開發闆闆載了一個

Mini PCIE

的

4G

子產品接口，原理如下圖所示：

上圖中

U25

是

Mini PCIE

座子，可以用來連接配接

Mini PCIE

的

4G

子產品，比如移遠的

EC20

子產品，高新興的

ME3630

子產品。雖然我們使用的是

Mini PCIE

接口，實際上傳輸資料用到的是

USB

接口（使用的

FE1.1S

擴充出來的一路

USB

接口）。上圖中的

CON5

是

SIM

卡插座，使用

4G

子產品聯網，我們必須要插入

SIM

卡。

1.3.24 六軸傳感器電路 i..MX6ULL

終結者開發闆闆載了一個

6

軸重力加速度計，原理如下圖所示：

從上圖我們可以看到

6

軸重力加速度計晶片是

MPU6050

（

U36

），該晶片内部內建了：三軸加速度傳 感器和三軸陀螺儀。我們使用

I2C

來通路它。

I2C1_SCL

和

I2C1_SDA

分别連接配接到

i.MX6ULL

的

UART4_TX_DATA

、

UART4_RX_DATA

這兩個

IO

上面了。

1.3.25 光環境傳感器電路 i.MX6ULL

終結者開發闆闆載了一個光環境傳感器，如下圖所示：

上圖中的

U37

是光環境傳感器

AP3216C

，該晶片可以感應周圍光線的強弱，接近距離和紅外強度，使用的是

I2C

的接口，

I2C1_SCL

和

I2C1_SDA

分别連接配接到

i.MX6ULL

的

UART4_TX_DATA

、

UART4_RX_DATA

這兩個

IO

上面了，

GPIO_1

是

AP3216C

的中斷輸出引腳，連接配接在

i.MX6ULL

的

GPIO1_IO01

上面了。

1.3.26 溫濕度傳感器電路 I.MX6ULL

終結者開發闆闆載了溫濕度傳感器接口，原理如下圖所示：

從上體可以看到該接口可以相容

DHT11

（溫濕度采集子產品）和

DS18B20

（溫度采集子產品）。該接口的電路比較簡單，

3.3V

電源供電，一個資料引腳直接連到

i.MX6ULL

的

SNVS_TAMPER2

引腳上了。

1.3.27 ADC 電位器電路 i.MX6ULL

終結者開發闆闆載了一個電位器，原理如下圖所示：

從上圖可以看到電位器（

R1036

）的原理很簡單，使用

3.3V

供電，輸出引腳通過

GPIO_5

連結到

i.MX6ULL

的

GPIO1_IO05

引腳上了。

GPIO1_IO05

可以複用成

ADC

功能，這樣就能夠實作電位器的電壓采集了，我們調節電位器上的旋鈕，

ADC

采集到的電壓會在

0~3.3V

範圍内變化。

1.3.28 紅外接收電路 i.MX6ULL

終結者開發闆闆載了一個紅外接收子產品，原理如下圖所示：

從上圖可以看到紅外接收子產品（

U38

）使用的是

HS0038B

子產品，該子產品的原理很簡單，使用

3.3V

供電，資料輸出引腳

UART2_RXD

連接配接到

i.MX6ULL

的

UART2_RX_DATA

引腳上面了。

1.3.29 HDMI 接口電路 i.MX6ULL

終結者開發闆闆載了一路

HDMI

接口，原理如下圖所示：

I.MX6ULL

處理器本身是不支援

HDMI

接口的，從上圖我們可以看到

HDMI

接口是

RGB

接口通過

Sil9022A

（

U43

）轉換出來的。

Sil9022A

可以将

24

位的

RGB

資料轉換成标準的

HDMI

信号，

i.MX6ULL

的

RGB

子產品相 關的引腳與該晶片直接相連。另外該還需要通過

I2C

（

I2C2_SCL

、

I2C2_SDA

）與

i.MX6ULL

進行連接配接，因為在 使用之前，需要通過

I2C

對該晶片進行配置。

CON22

是标準的

HDMI

接口，我們可以通過

HDMI

線，連接配接顯 示器到該接口。

1.3.30 以太網電路 i.MX6ULL

終結者開發闆闆載了兩路以太網接口，分别是

ETHERNET1

和

ETHERNET2

，其中

ETHERNET1

的原理如下圖所示：

ETHERNET1

的原理如下圖所示：

I.MX6ULL

内部內建了兩個

MAC

控制器，每個

MAC

外接一個

PHY

晶片，就可以實作網絡通信功能。我 們使用的是

KSZ8081RNB

這個

PHY

晶片，該晶片一端與

i.MX6ULL

通過

RGMI

接口連接配接，另一端連接配接到帶網 絡變壓器的

RJ45

接口，組成一個

10M/100M

自協商的網卡。

ETNERNET1

和

ETHERNET2

通過

MDIO

接口與

i.MX6ULL

連接配接在一起，通過

MDIO

接口

i.MX6ULL

可以讀寫

PHY

晶片的寄存器，進而可以對

PHY

晶片進行配置。

MDIO

接口由兩根線組成

ENET_MDIO

和

ENET_MDC

。這兩 根線分别連接配接到了

i.MX6ULL

的

GPIO1_IO06

和

GPIO1_IO07

引腳上面了。另外

ETHERNET1

和

ETHERNET2

分 别有一個複位引腳，這兩個複位引腳是

SNVS_TAMPER7

和

SNVS_TAMPER8

，這兩個引腳連接配接到

i.MX6ULL

的

SNVS_TAMPER7

和

SNVS_TAMPER8

引腳上了。