Prototipazione hardware con i.MX31

I processori della famiglia i.MX31 di NXP/Freescale Semiconductor sono oggi al centro di numerose applicazioni nei settori dell’elettronica di consumo, automotive, industriale, biomedicale, e in generale nei sistemi embedded. Caratterizzati da specifiche funzionalità in grado di supportare applicazioni multimediali con connettività multiple, i processori i.MX31 rappresentano la scelta ideale per i sistemi dove è richiesto un basso assorbimento di potenza. In questo articolo verranno esaminati alcuni accorgimenti e raccomandazioni da seguire e adottare quando l'applicazione basata sul microprocessore i.MX31 si trova ancora nella fase prototipale.

Introduzione

Anzitutto occorre definire il "sistema minimale” da cui partire, individuando quali caratteristiche questo dispositivo debba possedere affinchè esso possa eseguire la fase di boot, e quali dispositivi debbano essere ad esso collegati.

I requisiti minimi che devono essere soddisfatti, dal punto di vista hardware, sono riassunti nella seguente lista:

  • sistema per la gestione dell’alimentazione (un integrato PMIC, oppure un circuito similare);
  • memoria non volatile (può essere di tipo NOR oppure NAND);
  • memoria volatile (può essere di tipo SDR, SRAM, PSRAM, oppure LPDDR);
  • interfaccia di debug (JTAG e UART);
  • modalità di accesso BOOT (boot mode).

In Figura 1 possiamo osservare un esempio di sistema minimale basato sul processore i.MX31: notiamo la presenza di un chip PMIC, un modulo di memoria Flash e un modulo di memoria RAM, un’interfaccia di debug seriale (UART) e un’interfaccia di debug JTAG.

Figura 1 – il sistema minimale basato su i.MX31

Figura 1: il sistema minimale basato sul processore i.MX31

Vediamo ora di esaminare i componenti basilari del sistema minimale, descrivendo le caratteristiche e focalizzandosi sui punti in cui è possibile ottenere i migliori risultati a livello di prototipazione.

Il PMIC

Il PMIC (acronimo di Power Management Integrated Circuit) è uno dei principali componenti del sistema i.MX31 minimale. Il suo compito è quello di rendere disponibili e gestire le varie tensioni di alimentazione richieste dal processore, qualunque sia il suo modo operativo corrente.

Il processore i.MX31 comunica con il circuito PMIC attraverso un’interfaccia SPI (Serial Peripheral Interface), attraverso la quale comanda il tipo di alimentazione da utilizzare. Il PMIC, essendo un dispositivo slave, risponde al comando del processore modificando le caratteristiche dell’alimentazione e rendendo così disponibili le tensioni richieste.

Al posto del PMIC, potrebbero essere utilizzati altri dispositivi, come ad esempio dei regolatori switching a basso dropout (LDO) oppure dei convertitori Buck-Boost. Utilizzando questi dispositivi, tuttavia, risulta molto più difficile per il processore avere un pieno controllo su di essi, poichè verrebbe a mancare un canale di comunicazione veloce e semplice attraverso il quale impostare i parametri dell’alimentazione.

Il collegamento tra il processore i.MX31 e l’alimentazione deve essere sicuro e affidabile: occorre quindi verificare, anzitutto, che tutte le diverse linee di alimentazione interne siano collegate alla tensione opportuna. Occorre inoltre assicurarsi che il livello di tensione corrisponda a quello atteso per ognuna delle differenti tensioni di alimentazione. A questo scopo può essere utile, soprattutto in fase di diagnosi e debug, introdurre dei test point e/oppure delle resistenze a 0 Ω, e dei jumper, lungo tutte le differenti linee di alimentazione.

Se al posto del PMIC vengono utilizzati altri dispositivi, assicurarsi che essi soddisfino le curve caratteristiche (le rampe) di alimentazione, come pure i livelli di tensione e corrente. Il modo più semplice per fare ciò consiste nel posizionare gli LDO in cascata (collegamento in daisy-chain), e attivarli sequenzialmente, uno dopo l'altro, come specificato nel datasheet. La scheda prototipo deve essere progettata in modo tale da garantire che l’alimentazione [...]

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Una risposta

  1. Maurizio Di Paolo Emilio Maurizio Di Paolo Emilio 11 marzo 2017

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