作为一名业余的嵌入式工程师,平时上班主要的工作是用单片机去检测不同的按键动作,以及实现不同的流水灯效果(高级点灯),偶尔也会去画一些电路板,验证一些想法或者技术方案。


以前做过的小模块


在摸鱼的时候,我还喜欢捣鼓一些嵌入式Linux开发板,毕竟技术能力不能一直停留在按键和点灯,高低也得整一下高端的技术,之前测评玩过不少Linux开发板,在搭建开发环境方面也颇有一番心得。


高端的技术往往需要高端的硬件才能完美支持,细心地观察一下,我发现测评的那些开发板都是通过【核心板+底板】的方式进行设计的,我其实有点好奇,为啥要做这种分离式设计,而不是直接把CPU贴在电路板上面?


比如,像这款飞凌嵌入式 FET3588-C 核心板,单独把【CPU、内存、eMMC】做成核心板,采用10 层沉金工艺,尺寸68mm*50mm,厚度1.6mm。


要在如此小面积的电路板的正面和背面都贴满芯片和阻容等元器件,把CPU大部分的引脚都引出来给工程师们使用,还能做到这么薄,他们究竟是如何做到的?





(这款核心板的性能十分炸裂,8核Cortex-A架构,配备 6TOPS NPU,非常适合用在一些嵌入式 AI 应用,特别是机器视觉,AI多媒体处理等产品领域)


我还顺便在网上搜索了一下,拆开很多类似的桌面小电脑,可以看到它们一般是把CPU直接布局在电路板上面,整个板子至少用了8层以上的PCB,然后配上一个工业CNC外壳,颜值真的很高。


把这块飞凌核心板放在一边吃灰,确实有点浪费,于是,在突如其来的冲动之下,我有点不自量力地想给它配一个底板(半成品,还没拉线)。。。



这款底板主要是提供核心板的电源供电电路,调试串口,USB接口,SD卡接口,RTC时钟电路,以及配备几个用户按键和散热风扇接口。


因为后期要兼顾一定的美观效果,会配套一个较小体积的外壳,所以底板的面积尺寸要控制在 10cm * 10cm以下,并且不能做太厚。


(还有一个原因,就是超过 10cm * 10cm 面积的打样就不免费了,要好几百块钱,不过好像嘉立创现在第二次打样费用直接砍半,穷,花不起这打样费~)


底板布局好之后,我发现设计得不太完美,底板左边的空位应该还可以放下网络和HDMI接口,还可以增加一个蓝牙模块(接键盘鼠标),有了网络和HDMI,就变成一台小型桌面电脑了~


突然间多了HDMI和有线网络接口,元器件也增加了不少,我觉得 4 层板已经不够布线了,需要升级到 6 层板,然后还可以尝试进一步缩小底板的面积,讲真,正方形的外观设计实在有点丑~



升级到6层板之后,为了更好的解决小空间布线难的问题,使用了盘中孔工艺,即过孔打在焊盘上,以减少走线。不用担心焊接时漏锡的问题,盘中孔采用树脂塞孔+电镀盖帽方式,成品PCB的焊盘表面平整,不会看到过孔空洞,目前嘉立创的6层板使用此工艺免费,打样依旧免费。


盘中孔工艺展示,来源:嘉立创


这台桌面小电脑性能强大,可以运行Linux操作系统做边缘服务器,也可以运行Android系统安装丰富的多媒体应用,内置的NPU还能进行离线的AI模型运算,可玩性极高!


来到这里,我似乎懂了,单独把核心板分离出来,原来是开发板厂家基于实际应用的考虑,从成本、易用性、稳定性之间取一个平衡点。


把CPU、内存、eMMC这些元器件都贴片在底板上,如果后期要进行底板硬件扩展的话,成本将会非常高,相当于要把整块PCB重新设计,


而如果采用【核心板+底板】的形式进行设计的话,只需要重新设计底板,并且电路板层数也不用那么多~


不说了,先拉线去,没准还要找嘉立创来协助 PCB-Layout,6层板对我来说确实有点难度~


真 . 高多层 PCB


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