嵌入式小白入门必读：核心板使用的5大注意事项

Tronlong123

要知道，目前市面上购买的核心板、开发板不仅在价格上参差不齐，注意事项也存在不同。虽然说很多人不是第一次购买板子，但确实有些注意细节没有很好把控。基于此，本次我以Tronlong创龙科技的核心板为例子，给大家简单举例刚入门的小白购买核心板后必须知道的5大注意事项，老手也可以进行翻页，如有补充欢迎评论区留言，谢谢！

6 b) F) |0 L9 o8 j

1 、核心板存放

3 a2 Q/ Z" Z0 `' d1 ?4 r

核心板在测试、转运、存储等过程中要注意存放，请勿直接叠放，否则会造成元器件刮花或脱落，应使用防静电托盘或类似转运盒进行存放。

- ]+ K2 |: B7 X- y

% U$ O  a: y$ i# _8 k; E

核心板如需存储超过7天，应使用防静电袋包装并放入干燥剂，进行密封保存（如下图），以保证产品的干燥。核心板邮票孔焊盘如长期暴露在空气中，容易受潮氧化，影响SMT时的焊接质量。如核心板在空气中暴露超过6个月，且其邮票孔焊盘已被氧化，建议进行烘烤后再进行SMT，烘烤温度一般为120℃，烘烤时间不少于6小时，具体需根据实际情况调整。

3 G2 H) i& c6 l

1 {( w: ]" X& i2 G7 b. s

4 z4 _+ t/ {( s. H; |4 ~

. A, L7 R' c; H4 g$ T

由于托盘为非耐高温材质，请勿将核心板放在托盘直接烘烤。

2 、底板 PCB 设计

在进行底板 PCB 设计时，需将核心板背面元器件布局区域与底板封装重叠处挖空，挖空尺寸请参考评估底板。

9 V/ S1 X8 N) e- _% H/ Z9 P  |* s1 r
5 N. O& R% H; G, l3 F/ L

% R7 F5 k- t! p7 |/ U2 M  {" e% h+ W: ]$ F" _

创龙科技提供了 allegro 16.2 和 AD09 版本的邮票孔焊盘 PCB 封装作为参考，其中 Allegro16.2版本封装经过生产验证，底板设计时可直接使用。

如需自行设计邮票孔焊盘封装，请严格参照产品资料“5-硬件资料/核心板资料”目录下的核心板 DXF 文件。为便于核心板与底板之间有良好的接触，一般建议底板焊盘长度要比核心板多0.5mm左右。

" l8 I" E. d+ S& L

3、 PCBA 生产

+ m/ E% {6 y8 _. _

在接触核心板和底板之前，请通过静电释放柱释放人体所带的静电，并佩戴有绳防静电手环、防静电手套或防静电手指套，如下图所示。

: t( @1 d0 O% w* M0 v! H

! L5 ^, ~' \3 a. d6 t* c4 I' j

/ l- b# w0 a$ A

. z) R+ n2 i3 _6 l2 \5 X( x: y8 o

$ x8 W$ a& |7 o3 m( ?

请使用防静电工作台，并保持工作台与底板的整洁，请勿将金属物件靠近底板以防误触短路。底板请勿直接放置在工作台，请将其放在防静电的气泡膜、泡沫棉或其他软质非导电材料上，有效保护板卡，如下图所示。

1 v4 S* c. f8 C! E

安装核心板时，请注意起始位置的方向标识（如下图所示），并根据四角方框定位核心板安装是否到位。

5 E5 X# j# V. f  S6 t' }

" B7 E/ r; N* a, ?# U' L( j

* K- I* E* I( x2 E/ s( o- d" o

将核心板安装到底板一般有两种方式：一是通过回流焊上机贴片安装；二是人工焊接安装，建议焊接温度不能超过380℃。

  T- m; o! u6 o) {. w

人工拆卸或焊接安装核心板时，请使用专业 BGA 返修台进行操作，同时请使用专用风口，风口温度一般不能高于 250℃。人工拆卸核心板时，请注意将核心板保持水平，避免出现因倾斜抖动，导致核心板元器件偏移。

回流焊上机贴片或人工拆卸过程中的温度曲线，建议按下图常规无铅工艺的炉温曲线进行炉温控制。

5 d. w/ G9 j3 E( `% X

9 M; L. O+ X; b9 R' w& d) v% \

4 、核心板常见损坏原因

请在使用核心板前认真阅读本章节，并按照说明进行操作，避免损坏核心板板载处理器。

4.1 处理器损坏原因分析

核心板板载处理器损坏，是在使用核心板进行二次开发的过程中必须重点关注的问题。据Tronlong创龙科技对核心板板载处理器损坏情况统计结果，主要包括（但并不仅限于）以下情况：

（1） 带电热插拔外设或者外接模块，造成核心板板载处理器损坏。

6 J7 w0 K. v+ o5 B4 m

（2） 调试过程中使用金属性质的物品时，存在误触碰导致IO受到电应力影响，导致IO损坏，或触碰到板卡的某些器件导致瞬间对地短路，造成相关电路和核心板处理器损坏。

（3） 调试过程中使用手指直接触碰芯片的焊盘或引脚，人体静电可能造成核心板板载处理器损坏。

4 N" [7 i6 j' P  q/ W

（4） 自制底板在设计上存在不合理的地方，比如电平不匹配、负载电流过大、受到过冲或下冲影响等，均可能造成核心板板载处理器损坏。

（5） 调试过程中存在对外设接口进行接线调试，接线错误或接线另外端悬空时触碰到其他导电材料、IO接线错误等受到电应力破坏，造成核心板板载处理器损坏。

4.2 处理器 IO 损坏原因分析

2 x+ H2 v3 y, i: C( F7 m! M

经创龙科技多次对处理器损坏进行模拟实验，得出处理器IO损坏情况如下：

（1） 处理器IO与大于5V的电源短接后，处理器发热异常并损坏。

( |! n' d1 ]& n

（2） 对处理器IO进行±8KV接触放电，处理器瞬间损坏。

; e1 s7 w; s, z' f7 M+ X5 b' V" |+ w

使用万用表通断档，分别对被5V电源短接和ESD损坏的处理器端口进行测量，发现IO均对处理器的GND 短路，与IO有关的电源域也对GND短路。

核心板板载处理器端口最大电压输入范围，以及处理器 ESD 防护等级参数可在处理器相关芯片数据手册中查阅。在使用核心板或基于核心板设计底板时，请先详细阅读处理器数据手册。

图 9 举例：AM335x 处理器 ESD 防护等级

- Z! f1 [: E# K, [, _+ K9 {

" e% F6 o( K5 o: H$ U' W

图 10 举例：AM335x处理器 IO 电压输入范围

/ ^: `; b) i" m0 k) _6 c7 p5 h, @% ]: Q
# y& a: w: |8 F' }

5 核心板使用注意事项

  t9 J; r: [: K8 e+ u

5.1 IO 设计注意事项

（1） GPIO作为输入时，要确保最高电压不可超过端口最大输入范围。如AM335x处理

器 GPIO 输入电压最高电压不超过 3.3V，最低不低于-0.3V。

（2） GPIO作为输入时，由于IO的驱动能力有限，设计IO最大输出不超过数据手册规定的最大输出电流值。

/ Z4 [& ~! ^% y( w1 Y  ~( L

（3） 其余非 GPIO 端口，应参考对应处理器的芯片手册，确保输入不超过芯片手册规定的范围。

( B7 S8 l; c" |

（4） 与其他板卡、外设或调试器直接连接的端口，如 JTAG、USB 等端口应并接 ESD器件和钳压保护电路。

（5） 与其他强干扰板卡、外设连接的端口，应设计光耦隔离电路，并注意隔离电源和光耦的隔离设计。

5.2 电源设计注意事项

" {: w7 {) m1 O2 l

（1） 建议使用评估底板的参考电源方案进行底板设计，或参考核心板最大功耗参数，选用合适的电源方案。

/ L& B% P+ ~* j) s

（2） 应先对底板各路电源进行电压和纹波测试，确保底板电源稳定可靠后，方可安装核心板进行调试。

（3） 对于人体可触碰的按键以及连接器等，建议增加ESD、TVS等防护设计。

（4） 在产品组装过程中，注意带电设备之间的安全间距，避免触碰到核心板与底板。

4 u6 O) b( m& A4 @

5.3 作业注意事项

, E0 |; y4 J# e+ B. A3 |# c  ~

（1） 严格按照规范进行调试，避免带电插拔外接设备。

* W# i* j* M- w( n

（2） 使用仪表进行测量时，需注意连接线的绝缘性，尽量避免测量IO密集型的接口，如 FFC 连接器。

  \% x& q6 p! F

（3） 如拓展口引出IO与大于端口最大输入范围的电源相邻，应避免IO与该电源短接。

（4） 在调试、测试、生产过程中，应保证在静电防护良好的环境中进行作业。

1 C' `8 u4 E3 z% Y, D, W8 {. n

以上则为核心板的5大注意事项，如有任何疑问可下方评论区留言~~

6 T2 K5 v  |3 J- c9 F

nut1

是的，GPIO作为输入时，由于IO的驱动能力有限，设计IO最大输出不超过数据手册规定的最大输出电流值。

Tronlong123

nut1 发表于 2021-5-12 13:40
! n( u( `6 W/ L2 \. j6 F; B是的，GPIO作为输入时，由于IO的驱动能力有限，设计IO最大输出不超过数据手册规定的最大输出电流值。

欢迎补充
" S  Q8 x$ R. R# ~/ E0 w