手搓路由器Rk3568B

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第一章项目整体的需求和设计

项目需求

1.作为 Linux 卡片电脑，可以完成多媒体播放，文件存储，网络路由管理等功能,可以作为家庭的智能控制中心，管理智能硬件。

2.需要兼容主流操作系统，Debian，Ubuntu，BuildRoot，Android 等

3.成本低廉，价格亲民，便于 DIY

4.资料丰富，项目案例，例程参考多，适合学习 Linux 架构

5.引出 USB2.0，USB3.0，千兆以太网，WIFI，PCIE，HDMI，I2C 等等。

板卡设计

在这里，楼主想简单介绍一下一个嵌入式项目的组成部分，实际上，它也属于一个微型的计算机系统，我们可以简单地分两部分，硬件和软件，硬件是他的实体血肉和骨骼。软件是它能实现功能的灵魂大脑，二者缺一不可。

我们先来说硬件，这是看得见摸得着的部分，事实上，我们日常使用的手机，路由器，汽车的车机，电视机顶盒等等，都属于嵌入式系统，假如你拆开他的外壳，拿出他的电路板。你会发现大部分长这个样子

上图是我随便找了一款电视盒子，其他的设备布局也大同小异，我们就以这块板子来介绍。中间那块黑色硕大的芯片就是主控 SOC，里面集成了 CPU，GPU，DDR 控制器，以太网控制器等等，在整个系统中起到最核心的控制作用。从主控芯片引出了很多很多的线，接到了很多黑色的小芯片上（当然这是一块多层板，还有些走线隐藏在 PCB 内层）。下方的两个长条的芯片就是 DDR 内存，负责在运行时和主控之间的高速数据交换。这个高速到底有多高呢？一般来说 DDR3 的时钟速度为 833MHz，由于 DDR 本身会在时钟的上升沿和下降沿同时采样，所以数据线的速度可达 1866MHz，而采用 LPDDR5 的芯片，则可以达到 6400MHz 以上。为了实现这么高的速率，对 PCB 的设计也是有很高要求的，这也是我们本次设计的一个核心难点。主控左边是一块 EMMC 的存储芯片，负责存储系统文件，可以在断电后保存数据。其他的我们还会看到各种各样的接口，比如网口，可以通过他来接入到互联网。USB 口，可以扩展其他设备。通过以上介绍，我们对嵌入式板卡有了一个大概的了解。可能有朋友在大学里面学过计算机组成原理，嵌入式板卡就属于这么一种微型计算机系统，接下来进入核心主控的选型。

主控芯片

主控芯片的选择直接决定了板卡的整体性能，这点对玩单片机的小伙伴来说并不陌生。对于项目复杂，涉及软硬件繁多，图形页面绚烂的大项目来说，我们可能选择 ESP32，STM32H7 等高性能单片机，而一些小的点灯项目，我们可能会选择 8051 之类的廉价单片机。同样的，在嵌入式 Linux 的市场中也是有琳琅满目的厂家，比如全志，瑞芯微，君正，海思，联发科等，还有国外的 TI（德州仪器），ST（意法半导体），每个厂家又有不同的产品线，涵盖了高中低各个档次的市场需求，如何针对你的项目去选择这些芯片呢？下面谈谈我个人的一些经验。

首先就是去寻找别人的产品上用了哪些方案，对于我们小白来说，先学会抄，往往能节省大量的精力和时间成本。以我们的软路由举例子，我们打开 B 站，搜索“软路由 linux arm”等字样，可以了解到市场上现在同类产品大概用的是什么方案，他们的方案在我们的设计中是否有可取之处？如下图所示

经过了解，我们可以知道，市面上的很多产品（除了 x86 以外）都使用了 RK3568 这款芯片方案，当然你也可以多了解一些备选方案，比如 RK3576，RK3399，RK3588 等。经过综合权衡，他们不是架构太老，就是太贵，或者设计难度太高。所以我们选择 RK3568 这款芯片作为我们的主控芯片。同样的，你的方法包括但不限于去提交需求给 AI，让他给你推荐，或者去淘宝，咸鱼，论坛等处去提问，方法还是很多的。

选定了芯片方案，我们自己要对这个方案进行评审，评审的点有下面几个方向

• 性能是否够用

评价性能有很多方式，比如查看这个仅供参考的 CPU 天梯图

我们的 RK3568 大概属于中等水平

从他的介绍我们大概的可以看出来他支持很多接口和协议，算是一款中规中矩的芯片。实测来看刷视频玩点小游戏都是可以的。

• 价格和购买渠道，产品周期是否合理

价格是重中之重，对于我们初学者来说，一下就上大几百块的 3588 万一失败很容易打击到我们，试错成本非常高。而 3568 这款芯片一套（CPU，内存，电源管理，emmc）只要 50 块钱，失败的代价没有那么高。购买渠道很简单，你选择的芯片是比较容易以一个很低的价格能在各个平台买得到。

• 开发难度和资料的丰富度

需要提醒大家的是，嵌入式系统的设计是非常复杂的。我们讨论的 CPU 不单指这个 CPU，而是更接近于 SOC，即所谓的片上系统。在这个芯片中，集成了 CPU，内存控制器，GPU 图形处理单元，ISP 图像处理单元，网络 MAC 控制器等等，毫无疑问，这是凝结人类顶尖科技的结晶，同样的，它的设计也是极其复杂的，可能涉及到十几路电压，十几种复杂的信号协议接口等。所幸，芯片厂家已经帮你做完了大部分的设计工作，他们通常会针对特定的使用场景帮你设计好了参考电路图和 PCB 图。你无需从零开始，但是需要你掌握一点基础的电子分析能力，能对他进行裁剪组合，使各个部件能完美地契合你的设计。厂家提供的参考设计一般叫标案（当然如果你有超能力也可以让厂家单独给你设计，这种叫开案），除了硬件之外，厂家还会给你提供设计注意事项，芯片手册，每个子模块的软件调试使用说明，软件开发环境等等。硬件资料一般叫 HDK，软件资料一般叫 SDK，如果你没有这两个东西，你基本上就可以放弃这个芯片方案了。

这里我多提一嘴，你应该从哪里获取这些资料。常见的途径是吴川斌的博客，他会更新一些芯片的资料。

其次就是咸鱼，淘宝，一块钱可以买到一大堆，另外还有一些论坛，比如一牛网，哇酷等等吧，当然本设计的所有资料我都会整理并发出来。

• 设计难度，你是否有把握完成

一个很显而易见的结果就是，板层越少，工艺越简单（比如过孔和叠层），生产的成本就越低，但是你的设计难度会越高，对于我们白嫖玩家来说，当然是越便宜越好，正好嘉立创 6 层板免费打样，我们减少了不少的设计难度。

外围电路

就像我们组装一台桌面电脑一样，除了 CPU，还得有硬盘，内存等等。

内存方面为了简化设计，我们使用一片 LPDDR4X 芯片（RK3568 最大支持 8GB 内存），硬盘我们使用 EMMC 方案，另外引出了 SD 卡，方便快速验证系统设计，WIFI 其他的具体设计我们等到下一节再详细介绍。总而言之，外围电路的设计优先参考市场上的成熟方案，最好是你自己用过或者见到过的方案，这样可以避免一些奇奇怪怪的兼容性问题。

综上，我完成了我自己的样机初步设计，接下来就是着手去一步一步的实现他。

小小总结

这里想说三点

一是量力而行，一定要根据自己的需求和能力去制定目标，与其选一个太高的目标中途烂尾，不如选一个恰当的目标去脚踏实地做完，去看别人而不是自己去做是永远也学不会的。别人做看起来怎么那么简单，一旦你真正的上手去做，那就完全不一样了，这点我们要有心理准备。

第二是多找资料，俗话说不打无准备之战，我们准备的越多，实施起来就越简单。在这里给大家推荐哇酷网，还有这篇教程《从零开始高速 PCB》，毫不掩饰的说，本篇很多细节都参考了这篇文章。

最后一点就是要有信心，别人可以搞出来，你也可以搞出来，大家都是一个水平线上的人，一定要对自己有信心。

下一篇，我们将着手开始原理图的设计。

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