基于NXP i.MX RT1021的逻辑分析仪的设计
基于rt2021,使用kicad绘制原理图,和pcb,打板并调试功能,实现一个简易的逻辑分析仪,bilibili视频名称:NXP1021 逻辑分析仪
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逻辑分析仪
RT1021
悠悠兹有
更新2023-08-22
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芯片简介

i.MX RT1021跨界MCU是EdgeVerse™ 边缘计算平台的一部分,通过低成本LQFP封装提供高性能功能集,进一步为客户简化板设计与布局。i.MX RT1021 MCU基于Arm® Cortex®-M7内核,运行频率500 MHz。

i.MX RT1020 处理器具有 256 KB 片内 RAM,可灵活配置为 TCM 或通用片内 RAM。i.MX RT1020 集成了先进的电源管理模块、DCDC和 LDO,可降低外部电源的复杂性并简化上电时序。IMX Rt1020 还提供各类存储器接口,包括 SDRAM、RAW NAND、闪存、NOR 闪存、SD/eMMC、四通道 SPI;以及各种连接接口,包括 UART、SPI、I2C、USB 和 CAN,可用于连接外围设备,包括 WLAN、bluetooth™和GPS。i.MX Rt1020 还提供丰富的音频功能,包括SPDIF 和 I2S 音频接口。各类模拟 IP集成,包括ADC、模拟比较器、温度传感器等。  

本次设计的产品是简易逻辑分析仪。本产品主要的数据交互是通过usb接口到处数据,pc端使用开源的客户端工具(比如PulseView Project),展开数据,观察波形。当时看过本平台使用rp2040设计的逻辑分析仪,使用pulseview展示数据,那波形真的很漂亮,心心念念想复刻一个。

 

资料收集

主要的设计素材来自电子森林的提供的材料,和官方的数据手册,主要的参数文档为来自地址(https://github.com/martinribelotta/imxrt1020-module),恩智浦官方网站里资料还是蛮全的,开发设计最全的资料都是来自官方的。

后期群里管理的小助手提供的文档(RT1020原理图参考.pdf),从中得到很多设计的要点,帮助完善原理图的设计。

 

项目结构框图

FsFoGDzJd79zVC0gVJyNqhfHEkqN

开始设计的时候规划了外接一个屏幕,用于方便快捷的观察信号。后来发现引脚不太够,加上对芯片各引脚的命名不太熟悉,就删除了外界显示屏的引脚。

目前设计是拉出几个常用的接口,如spi ,i2c,uart,usb,可以后续扩展功能用。usb可用于导出逻辑分析仪记录的数据。spi可以用来接一个小屏幕,虽然刷新频率不会很高,不过可以勉强用于观察大概波形。

本项目的设计各个模块如下。

  • 电源部分:

FlxIPo6Ie1b_53zCJ9JEgHftMjph

使用了两个ams1117分别提供3.3v和2.5v电源,使用一个lm317提供1.25v。使用一个16针脚的

typec用来外接电源。

  • 调试接口:

Fhvuq28CpETwjXIgfuuuvmbqPX-G

引出uart外设引脚,用于输出日志,方便后期调试程序。

  • 存储部分:

Fk0s5-s1fT0U0ALgrkX1n_Q0RehI

因为RT1020引脚原因,不能同时支持flash和sd卡,所以删除了flash的支持,保留了sd卡的支持,大小可控,好一点。

  • 探测引脚:

FrrEUnzhJtbc4UMgcPvFOV8s_bZy

本身功能要求不高,所以多数引脚用于探测脚,共有24根。保护二极管使用了SRV05-4(esd),容值很低,0.4pf,能够有效保持信号的稳定性,提供足够及时的保护,能够采集到相当准确的高低电压。

  • boot设计:

FuGitAY-80exhbot_45EwujlD_Hk

设计两个拨码开关,用于配置拉起程序的boot设置。

  • 测试点设计:

FtdJnSa2DRFDJl_gys0nNZawrhu3

外围设计一个led,和两个常开按钮,用于板子点灯测试和按键调试。在后续功能开发时用于获取用户的输入。

  • 电源保护设计:

Fi3xPrStQ42_bowWzicNbpwJOuzV

mcu的电源引脚设计参考官方的电路设计,设计了足够的电容保护,给芯片充分的保护。

 

实物样式

已画完原理图和pcb,已打板。

Fu_zYcz3qtHpM3dBj6kUwD4YiLE-FtGO-Zi8oG5fHxfVuLi7z1tcAfoL

板子回来,焊接完成,焊接效果实物如下图。

FlnR5NTeVlKVop_x09zdho1KFwud

 

代码调试

后续调试功能未成功,调试过程犯了一些低级错误,一个micro usb的vbus和gbd焊短了,插数据线导致电脑死机。摘掉micro usb后,因为一个dc-dc芯片(1.25v)的外围电阻计算错误,输出电压(1.8v)过高,导致芯片通电温度瞬间烫手,后续焊接正确电阻,由于芯片可能烫坏了,表现异常。目前优化一些pcb元件位置,重新打板调试。

非常感谢电子森林提供的这个芯片,性能强劲,主频率也够高。pcb拉线未考虑导线等长等各类信号同步问题,需要调试功能后,再次设计pcb图。kicad画的原理图真的漂亮。非常可惜,最近生活和工作都不轻松,时间不多,没能足够时间调试。如有可能,后续调试完毕,会更新上来成果物。

- kicad的项目地址:链接: https://pan.baidu.com/s/11BuKryDS1xSdwg-SUvIsGw 提取码: 1111

软硬件
电路图
附件下载
1021.zip
pcb导出图
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