英蓓特工程师讲述SBC-EC9100身上的故事

　　概述

　　过去的16个月中，在教育学习板市场闹腾得最欢腾的恐怕要属树莓派了吧，Pi2和Pi3那席转全球的势头挑拨着大批学习爱好者的神经，同时我们也发现很多爱好者从Pi中衍生了很多其他的商业产品。其实英蓓特此间也默默推出了另一款定位于工业产品的开发板，这类板卡既可用于方便各位技术大神快速的完成产品的开发验证，也可以直接嵌入所研发的产品中，很有诚意吧？下面我们慢慢来从产品定义以及电气工程的角度来解析这种产品的每个部分。

　　整体功能分析

　　各位技术大神都知道，用于行业的产品中，成本和稳定性以及完美的推广是一个产品成功最关键的属性，推广属于市场范畴，所以就不在这里讨论。我们从方框图来分析这个产品的大体功能。

　　从上图看出，SBC-EC9100没什么特别的东西，其实是没什么花哨的东西，砍掉了多个显示方式的设计，一切从实用出发，简约造就出低成本，使产品更有竞争力，这应该是这个产品定位的初衷，也符合咱们工程师一个串口打天下的战斗方式。的确，我们生活中太多产品都是将CPU默默的嵌入产品中，没有复杂的操作程序，没有绚丽的显示界面，一切都在内部完成一个又一个的算法，一个又一个的任务……

　　同时，除了CPU外，软件任务程序我们既可以放在eMMC内，也可以使用最方便的TF卡，稳定之余透着人性化。而一款透着人性化以用户为中心的嵌入式产品，必须集成行业用户常用接口，对此SBC-EC9100毫不例外，它除了拥有常见抗干扰性强的CAN、USB2.0、百兆Ethernet网口、工业用途广泛的RS485、最基本的UART外，还拥有时下热门的无线WIFI+BT等模块，同时板内连接的信号有I2S、I2C、PWM、ADC、SPI、RMII，无一不是充分考虑到工业特定场景下的诸多需求。此外，扩展GPIO的信号定义是兼容树莓派的，为树莓派而定制的模块配件，用户可以直接拿来用。

　　有图有真相，首先曝个照：

　　正面

　　背面

　　细节解读

　　相信关注这个产品的大多都是技术达人，肯定熟悉到电路中的每个电阻电容的作用和功能，所以也就不重点来分析电路的原理了，找几个技术点来分享下：

　　处理器

　　这里把处理器列出来是因为我们的设计选型首先离不开对处理器的关注，SBC-EC9100采用的是i.MX6UL，一款飞思卡尔的高效能ARM，CortexA7的内核，频率为528MHz，同时最小系统的配置为512M DDR以及4GB的eMMC， 此性能对于一般的工业控制，医疗设备，实验仪器这些嵌入式产品，足够使用了，来一张CPU平台的图吧：

　　电源

　　电源是一个产品的根本保障，没有好的电源，再强的性能都没法发挥。SBC-EC9100电源使用的是FSL最新的电源管理芯片PF3001，其他的地方的设计也中规中矩，一切以性能为首要目标，不偷工减料的省任何一个元器件。

　　经验分享：虽然SBC-EC9100的标准电路看似平淡无奇，不过里面确实掩藏了一个亮点——过压保护电路，请看下图：

　　大家都是搞技术的，原理我在此不再赘述了，怎样？这个推荐没错吧？电路简单但非常实用，成本也低，觉得可以的童鞋尽管Copy过去，衍生或者直接用于你们的产品上吧，没任何侵权风险，也没任何专利费用。

　　内部电路

　　纵观SBC-EC9100的整个电路原理图和PCB layout，可以看出工程师对信号完整性都有一定的经验，最大化的提供整个产品的性能保证。

　　经验分享：整个产品中的重要时钟信号都有防反射处理，如下图：

　　电源退藕、EMC抑制等……

　　Layout中DDR的等长处理、差分的等长以及阻抗处理等，无一不透露着工程师对整个产品硬件设计的理解。

　　接口电路

　　出于对产品的尊重，SBC-EC9100中，工程师们对每个接口电路都加上了完备的ESD保护和EMC处理电路；

　　经验分享：应该是产品结构的限制以及评估板的定位，RS485电路除缺了防雷设计外，有端接平衡电阻，上、下拉电平保证等完善的电路设计。

　　另外，这里重点看一下CAN接口电路，我们都知道，can接口的最大优点就是抗干扰性强，SBC-EC9100除了采用标准电路外，还提供性能保证的实际应用电路，如下：

　　CAN总线的理论描述：

　　拆除端接电阻和抗干扰电容空载时的波形非常理想，如下图所示：

　　加上抗干扰电容后，波形会因RC充放电会让下降沿变缓，结合理论计算：RC 电路为（这里的数据来源于CAN芯片的datasheet）：R=Rin=38.5K，C=Ccan-cap+Cload=20pF+56pF=76pF，时间常数：ζ=RC=38.5K*76pF=2.926X10-6S≈3uS，3RC=3*3uS=9uS，5RC=5*3uS=15uS。实际波形如下图：

　　可以看出电容对信号有一定的影响。我们都知道在实际应用中，组网的线上会有大量的干扰信号，此时电容就发挥出独有的功效了，现特将实际应用的电路图贡献出来是想起一个抛砖引玉的作用，欢迎每个工程师都分享自己的经验。最后在实际应用中怎么设计就见仁见智了（这里要特别感谢我的同事John，感谢他为我们如此细致测得CAN总线的波形和数据）。

　　小结：

　　从SBC-EC9100立项到成品，每一步都倾注着工程师们的心血，在电子产品飞速发展的时代，我们只是用心做了一件事，就是搭一个电路让这个芯片顺利的工作起来，非常感谢NXP（freescale）为我们提供了这个优秀的处理器，更感谢公司决定做这个项目，让我们有幸参与其中。特别希望SBC-EC9100低价高性能的特点能得到市场的认可、大家的喜爱，成为市场的宠儿。最后，我们都知道此时我们缺少软件篇，这有赖于选择这个产品的每个工程师，有了你们的参与才能使它成为一个完整的产品，才能真正体现出它的价值……