正如前两个帖子所述，基本的硬件功能和接口已经确认，那么现在进行原理图设计。1. 整板供电(1)LattePanda Mu供电根据官方的开发资料, LattePanda Mu的供电范围是9~20V，供电方式也很简单，只需要把所有的VIN管脚（pin 250 ~ pin260, 共11个管脚）和所有的GND管脚连接到9~20V电源即可。不需要其他供电了。(2)USB供电不管是USB2.0还是USB3.0，均是5V供电。当然，供电能力有点不同。通常对于USB2.0，5V电源要有500mA以上的驱动能力。对于USB3.0，5V电源要有1A以上的驱动能力。USB接口的线序说明(3)HDMI供电HDMI接口有5V供电管脚，主要给低功耗设备、EDID/DDC等使用，输出电流50mA以上即可，因此输出功率不高。可以共用USB 5V的管脚。另外，HDMI的I2C是5V电平，而LattePanda Mu HDMI的I2C接口电平是3.3V，需要做电平转化，可用NMOS来实现，因此还需要3.3V供电给NMOS，由于只是信号电路，不是功率电路，用一个3.3V LDO即可。HDMI接口的线序说明(4)PCIe供电PCIe插槽有12V和3.3V两种供电。如果要PCIe插槽提供全功率电源，那么12V电源要有5A供电能力，3.3V电源要有3A供电能力。由于我设计的底板将会有3个PCIe插槽，对于12V电源来说，功率比较大，板载稳压电路会很复杂，因此为了降低硬件难度，就直接使用12V电源适配器来给PCIe的12V部分供电。当然，这也要保证输入的一定是12V电源，如果超过安全值，就要进行过压保护，防止高电压流到PCIe插槽的12V管脚，这就需要一个12V OVP电路。下图是一个经典的MOS管搭建的OVP电路，带软启动。当输入电压超过13.8V时，输出将关闭。对于3.3V部分，使用DC-DC同步降压电路即可。我习惯使用SY8113BADC，耐压18V，3A输出电流，外围简单，管脚分布合理。如需要更高的耐压，可用SY8253ADC，耐压可达23V。PCIe插槽的线序说明(5) 整板供电树按照上述各个模块的供电需求，拟定的整板供电树如下所示。（先通过12V OVP电路，再通过各个降压电路分别得到5V和3.3V电源）2. HDMI接口原理图HDMI直接拷贝官方的设计即可。 使用TMDS信道，共4路差分线，其中三路是信号，一路是时钟。 所有TMDS差分信号线，均串有100nF的交流耦合电容（AC Coupling Capacitor ），并通过470Ω的电阻被NMOS可控的下拉到GND。另外I2C需要用NMOS进行5V和3.3V电平的转换。由于HDMI是可插拔接口，连接外部显示器，因此需要加上EDS保护管，防止被静电打坏。具体原理图如下图所示：3. USB接口原理图USB只有2.0部分，因此比较简单。由于USB接口也是外接可插拔设备，因此需要有EDS保护。官方参考设计电路中，USB部分使用的是自恢复保险丝，但是自恢复保险丝无法精准限流，且响应时间慢，因此我改用LP5308B6F芯片。该芯片具有5.85V过压保护和可调限流保护（最大2.5A）功能。如果不需要过压保护功能，可使用MT9700芯片。4.风扇接口原理图底板上至少会有2个风扇接口。一个是给LattePanda Mu风扇专用的，5V供电，支持调速。实际测试中发现，在睡眠状态下，风扇转速会出现不可控，不知道官方会不会修复这个问题。我直接使用PMOS管，对风扇的5V电源开关控制，在睡眠状态下关闭供电，从而避免风扇转速不可控的问题。另一个是给机箱风扇用的，12V供电，支持调速。接入市面上常见的12cm机箱风扇，给各类PCIe板卡设备散热。5.PCIe接口原理图每个PCIe接口，有12V和3.3V电源，PCIe TX差分对和PCIe RX差分对，REFCLK差分对时钟信号，还有WAKE、RST信号。REFCLK差分对时钟信号提供100MHz的时钟信号给PCIe设备，如果不用CLKREQ功能，可认为REFCLK差分对一直对外输出100MHz时钟信号，不用管PCIe和REFCLK的编号关系。PCIe TX差分对通常串有220nF的交流耦合电容，而PCIe RX差分对则不用，因为交流耦合电容在外接的PCIe设备上。根据Intel给的Flexible IO Lanes分配表，要实现2个PCIe x4和1个PCIe x1的配置，HSIO的分配是：HSIO0~3和HISO8~11分给2个PCIe x4；HSIO6分给PCIe x1。另外，如要做NAS，连接4块固态硬盘，那么需要的分配是：4个PCIe x2和1个PCIe x1。此时4个PCIe x2就需要4路REFCLK时钟信号。我把时钟信号接到了A32和A33管脚，这两个是保留管脚，我可以自行设计PCIe转NVMe SSD转接板，直接使用2路时钟信号，避免了使用额外芯片将时钟信号一分多的问题。至此，原理图设计阶段结束了。下面就是PCB设计阶段了。本系列帖子均由点亮君原创，创作不易，如对您觉得有帮助，请帮忙点赞和评论，谢谢。#DIY设计# #NAS# #软路由# #WiFi/以太网# #高速PCB设计#

上一个帖子中，已明确需要实现的基本功能、能接入的外设等信息。在正式开始原理图与PCB设计之前，还需要细化硬件方案的框架、板子的形态。本帖子将进行详细的讲解。硬件框架根据基本功能和需要接入的外设，拟在底板上增加下述的接口。接口用途电源为整板器件与外设提供电源视频接显示器，看画面，调试USB键盘、鼠标、U盘PCIe网卡、SSD、显卡 DDR4LattePanda Mu模块风扇散热风扇 确定了接口，整套系统的框图就逐渐清晰起来了。参考官方的设计文档，我将LattePanda Mu的IO资源分配如下图：值得一提的是：底板还需要增加一个Flash芯片，用于存放BIOS固件。如果只靠核心板模块自带的BIOS固件，万一不小心搞崩就麻烦了，因此需要一个备用件，这样就能放心的去折腾了。整体形态第一种：竖立所有PCIe板卡，还有LattePanda Mu模块，都是竖插的，参考下面的示意图：第二种：平铺所有PCIe板卡，还有LattePanda Mu模块，都是平铺的，参考下面的示意图：你更倾向于哪种形态呢？欢迎在评论区讨论。下个帖子将正式开始原理图与PCB设计部分。如对您觉得有帮助，请帮忙点赞，谢谢。#DIY设计# #NAS# #软路由# #WiFi/以太网#

项目背景说起软路由或NAS，大家肯定不陌生，头脑里立马会呈现一堆多网口的黑铁壳小主机、贵到离谱的群辉等等。相信大家使用的时候，大概率是All in one, 也就是一台机器，能同时跑软路由、NAS、其他服务。在某宝上，能看到很多小品牌的机器，性能和配置给的很足，价格也便宜，买到合适的并不困难。但作为一名电子攻城狮，就是喜欢手搓个性化轮子成功后的喜悦。那么，能不能对硬件能力不太高的情况下，自行造出一款独特的All in One硬件系统呢？比如用4层板，甚至是2层板。我研究了下，还真可以，让我慢慢理给你。网卡选型网卡速度有多种规格，常见的有1G，2.5G等，用的是网线，也就是我们常说的电口。而在服务器上，除了1G，2.5G，还有10G，25G，40G等超高速网卡，用的通常是光纤，也就是我们常说的光口。10G网卡也有电口的。这些通常是标准的PCIe板卡，如下图所示的INTEL X540-T2 双口万兆网卡，板载2个10G电口。虽然是服务器拆机货，但价格60多，便宜好用啊。（你可别看不起服务器拆机货！）由于我的使用环境大部分是电口，没有光口，因此就用这款网卡了。10G网口的速率拉满，传输文件应该有1GB/s，这个速度在内网中传输文件是足够了。硬盘选型如果用机械硬盘组NAS，特别是企业级硬盘，有“哒哒哒”的炒豆子的噪音，而且体积也大，没逼格。在当今SSD价格快要和机械硬盘一拼的时候，为何不用SSD来组NAS呢？速度快，还没噪音，放在卧室甚至床底下都可以。那么如何在一块主板上安装多个NVMe SSD呢？ 不少主板都有M.2 M Key插槽，但数量通常最多只有2个。NVMe SSD使用的是PCIe通道，不少主板的PCIe插槽比较多，那么是否可以转换呢？ 原来还真有。如下图这种的。 那么只要求主板有较多的PCIe插槽就可。当然，上图这款，根据卖家提供的信息，要求主板支持PCIe拆分。主板选型根据上面说的结论，无论是网卡还是硬盘扩展卡，都要求主板有足够数量的PCIe插槽。而我又是一个追求极致的人，想做的尽可能迷你，尺寸不超过3.5寸，接口与形态也要独特和个性化。那么用什么方案来设计主板呢？最开始想到的是采用ARM处理器的树莓派计算模块，但看了它的参数就放弃了，原因是PCIe x1只有一路，而且还是2.0版本的，这怎么玩呀？想想其他ARM处理器的计算模块，估计资料获取和如软件适配会糟糕，于是我转向了x86处理器的。看了研华的SMARC模块，信用卡大小，尺寸可以，于是我咨询了他们的销售问价格，我天，你猜怎么了嘛？上来就问我单位和项目信息、年用量，吓到我了。当得知我是个人爱好者时，他们就不想跟我说话了。有点尴尬。。。后来，在今日头条无意看到LattePanda Mu。看了简介，基本款用的是N100 4核处理器，8GB内存，64GB存储，金手指接口可配置成最多九条PCIe x1，也可自行配置成2组PCIe x4, 4组PCIe x2等等，组合非常灵活。官方还开源了底板的原理图和PCB源文件，也有相应的BIOS固件提供，价格也还能接受，这不就是我理想的选型嘛，那就先用这款试试。值得一提的是，25年官方发布了一款高配版，配的是酷睿I3 N305 8核心处理器，16GB内存，尺寸和管脚完全一致，也就是说，我设计好的主板，可随意选择基本款还是高配款，这个性能和灵活性真棒，性能也能吊打大品牌的机器了。不知道后面会不会有酷睿I5甚至是I7版本呢？挺期待的。硬件框架经过上面的分析，总体的硬件框架开始清晰。根据LattePanda Mu所具有的管脚资源和我的需求，我将其梳理成了脑图，如下图所示： 根据这个框架，可能有3种典型的用途，如下图：下一步确认了器件选型与硬件框架，下一步就是基于LattePanda Mu设计一个底板了，板子上会有HDMI，USB，PCIe插槽等接口。尺寸在3.5寸左右。我会使用嘉立创EDA进行设计，到时大家感兴趣的话，可以一起讨论。 我会继续发布新帖，更新项目进度，如您觉得有趣或有用，请帮忙评论、点赞等，谢谢大家。#DIY设计# #NAS# #软路由# #WiFi/以太网#