全志H6开发板-从零入门ARM高速电路设计 - 嘉立创EDA开源硬件平台

# 教程已更新完毕，如需帮助可私信我，也欢迎在评论区分享你自己的学习成果！(讨论群：391544092) # 更新记录 * **2023-2-27：初次发布项目；** * **2023-3-13：发布教程[《从零入门ARM高速电路设计-第一章-需求和设计考量》](https://oshwhub.com/article/high_speed_arm_board_tutorial_chapter_1)** * 项目需求有哪些？希望做成什么样子？ * 为什么我选择了全志H6芯片？如果，你要选择做其他主控芯片，要考虑哪些东西？ * 整体设计和规划上面有哪些考虑？ * **2023-3-20：发布教程[《从零入门ARM高速电路设计-第二章-原理图设计》](https://oshwhub.com/article/high_speed_arm_board_tutorial_chapter_2)** * 模块级方案设计 * 原理图设计的精髓-抄？ * 设计中的注意事项 * 原理图自查的方式 * 更进一步 * **2023-3-31：发布教程[《从零入门ARM高速电路设计-第三章-PCB设计(上)》](https://oshwhub.com/article/high_speed_arm_board_tutorial_chapter_3.1)** * 一个谜 * 初遇高速PCB设计 * 密密麻麻的PCB * 原来PCB设计软件中有这么多概念，之前都走马观花了 * 高速电路基础知识-阻抗和层叠 * 触碰工艺边界 * **2023-4-7：发布教程[《从零入门ARM高速电路设计-第三章-PCB设计(中)》](https://oshwhub.com/article/high_speed_arm_board_tutorial_chapter_3.2)** * 模块化布局 * BGA出线-原来是有套路的 * 高速电路设计的大山-DDR与蛇形等长 * 什么叫蛇形走线？ * 为什么要等长？ * 哪些信号算一组？ * 同组同层 * 2W/3W线距约束 * DDR拉线 * LCEDA中的工具 * 拉线工程师 * **2023-4-14：发布教程[《从零入门ARM高速电路设计-第三章-PCB设计(下)》](https://oshwhub.com/article/high_speed_arm_board_tutorial_chapter_3.3)** * 电源，去耦电容和电源平面的分割 * PMU和电源铺铜 * 主控和DDR的去耦电容 * 电源平面的分割 * PDN * 打板前的检查 * LCEDA的优势和不足之处 * 更进一步 * 经验流 * 理论仿真流 * **2023-4-21：发布教程[《从零入门ARM高速电路设计-第四章-焊接和调试(上)》](https://oshwhub.com/article/high_speed_arm_board_tutorial_chapter_4.1)** * 打板和SMT贴片 * 工欲善其事，必先利其器 * 焊接的基础知识 * 助焊剂的作用 * 热风焊台的使用 * 模仿SMT机器贴片 * **2023-4-27：更新JLC免费打板要求&轻微电源完整性问题的进展** * **2023-4-28：发布教程[《从零入门ARM高速电路设计-第四章-焊接和调试(下)》](https://oshwhub.com/article/high_speed_arm_board_tutorial_chapter_4.2)** * 机焊的质量-整板焊接 * 第一座大山-QFN焊接和调试 * 在迷宫中慢慢摸索-BGA焊接和调试 * 看到曙光了-DragonHD DDR内存测试 * **2023-5-6：发布教程[《从零入门ARM高速电路设计-第五章-软硬件联调》](https://oshwhub.com/article/high_speed_arm_board_tutorial_chapter_5)** * 再见Orange-正常进入Ubuntu * WIFI测试-比想象中的顺利 * 音频测试-音质还可以 * GPIO测试-兼容OrangePi还是省事不少 * USB电源控制、USB摄像头和USB固态硬盘 * GPU测试-小板子上看到3D的效果还是有点激动的 * 稳定性测试-疑似电源完整性问题 * 更进一步 * 江湖再见 * **2023-9-1：连续稳定运行100天，可以支持长期稳定运行轻量任务，包括GUI，MQTT服务和python mqtt程序。** * **2023-9-27：有小伙伴在问有没有讨论群，现在它有了(讨论群：391544092)。欢迎各位讨论和分享！** * **2023-12-11：连续稳定运行200天，更新关于H6两个芯片版本的注意事项。** # 全志H6开发板 ## 简介 全志H6开发板以全志H6为主控芯片，拥有2GB LPDDR3内存，8GB EMMC，AP6212(WIFI+BT)，常见的USB，HDMI，耳机音频等接口，以及开放了26Pin的GPIO。 硬件上面兼容了Orange Pi 3 LTS，可以烧写香橙派的系统，完全对接它的软件，比如：使用香橙派提供的GPIO操作工具，操作IO端口。 ## 支持系统 * Ubuntu 22.04 - Jammy等 * Debian 11 - Bullseye等 * Android TV 9.0 ## 特性 * 基于全志 H6 芯片，4核Cortex A53，Mali-T720 GPU * 2GB LPDDR3 内存(经DragonHD实测最高跑到888MHZ)与 8GB eMMC 储存，支持TF卡扩展 * HDMI最高支持4K@60HZ，实测至少支持2K@60HZ * 板载AP6212(WIFI+BT)(WIFI速度实测下载30Mbps+，上传20Mbps+) * 4个USB口，包括1个USB 3.0，1个USB 2.0，1个USB OTG，1个USB Type C电源接口 * 支持HDMI和3.5mm接口输出音频(音质清晰，未见杂音) * 板载 26 Pin GPIO，支持常用接口，eg. I2C, SPI, UART, PWM等，兼容Orange Pi 3 LTS的GPIO接口 * 独立调试串口，启动时输出UBOOT，内核调试信息，进入系统后可作为Console使用 * 搭配AXP805电源方案 * 支持从eMMC和TF卡启动 * 支持通过调试USB直接烧写固件(仅Android系统) ## Demo视频和照片 ### Demo视频(音乐播放和3D测试) 见附件视频 ### 正面照片  ### 网速测试  ### GPIO-PWM  ### 渲染图  ### PCB包裹  ### 板子正面(SMT贴片后)  ### BGA焊接的摸索 *左边是重新植球后的芯片(掉了一个锡珠+锡珠偏小)，右边是焊接失败的主控芯片*  ### 焊接中的板子  ### 主控芯片32.768K晶振  ### 主控芯片24M晶振  ### LPDDR3内存测试  ### 加载linux内核  ### 加载Ubuntu桌面  ### 连续稳定运行30天  ### 连续稳定运行100天 运行轻量任务，包括GUI，MQTT服务和python mqtt程序。  ### 连续稳定运行200天 运行轻量任务，包括GUI，MQTT服务和python mqtt程序。  ## 资源链接 * 全志H6硬件开发资料：来自[吴川斌的博客](https://www.mr-wu.cn/allwinner-h6-soc-reference-design/) * DragonHD(DDR内存测试工具) V1.7.7版本：[见附件](https://oshwhub.com/attachments/2023/2/SIV1i7lcm2Kv2p0Pk5JsruEk0YuNW6WsJLdlQTu2.rar?operation=download) * PhoenixSuit(安卓一键刷机工具) V1.10：[见附件](https://oshwhub.com/attachments/2023/2/yJyXOAeuuNuj5hpE0eTlgmZ7VlksTQiEzD6rNcXA.zip?operation=download) * 系统，软件和使用指南：[同Orange-Pi-3-LTS]( http://www.orangepi.cn/html/hardWare/computerAndMicrocontrollers/service-and-support/Orange-Pi-3-LTS.html) ## 其他 ### 打板 * 本开发板基本符合[JLC 6层板免费的打板要求](https://www.jlc.com/portal/t7i39247.html)，使用JLC06161H-3313阻抗。 * 由于JLC免费规则在变化，以下是和最新要求(2023.04.27)的差异： * 本开发板中过孔使用了画板子时(2022.12)免费的最小规格0.2mm/0.45mm。**当前(2023.04.27)JLC免费规则已经修改为0.3mm/0.4mm**。过孔外径变小，因此板子更好画了，但是，还是需要做相应的修改，才能符合免费打板规则。 ### BOM * LCEDA导出的BOM表中的元器件型号就是最终的型号，画原理图时就已经对应好了。 ### 成本 * 打板：0元； * SMT贴片：0元(双十一领了300元的券)； * BOM表：208.66元 * H6+AXP805套片：68元{TB} * LPDDR3：45元{TB} * eMMC 8G：22元{JLC} * AP6212：28.66元{JLC} * 电阻电容电感晶振接口等：45元{JLC} * Orange Pi 3 LTS单独主板：229元(2023.02.24，淘宝) * PS：实际上自己做单板的成本远高于上面写的，比如：为了做冗余，光H6+AXP805套片就买了4套，为了焊接陆续买了各种工具，总共估计花了1000元左右(700元物料+300元工具)。 * 更新：@frostcc 找到了降低物料成本的方案-泰奇猫电视盒子，咸鱼价格60左右。我看了一下挺齐全的，H6，AXP805, LPDDR3(1GB), eMMC, AP6212都有。可以参考一下。 * [https://whycan.com/t_7142.html](https://whycan.com/t_7142.html) * [https://github.com/yjun123/e-waste/tree/master/tqc-a01](https://github.com/yjun123/e-waste/tree/master/tqc-a01) ## 遗留问题 * LPDDR3的原理图库存在问题，其中G6引脚实际上是VSS，原理图中错误的认为是VDD。(EDA里面搜出来的器件，当时未仔细确认正确性) * AP6212蓝牙未能调通，猜测是软件配置上面不对。 * ~~猜测存在轻微电源完整性问题，可能和我使用0603封装的电容而不是0402封装，导致并不能将所有的电容都摆的离主控芯片比较近。~~ * **将开发板供电从可调电源换成手机充电器，已经看不到电源完整性导致的问题了**，当前已经连续稳定运行30天。 * 猜测是手机充电器的电源质量要比100元+的可调电源要优秀。 ## 注意事项 * 打板免费规则变化，见上方 **打板** 部分 * 遗留问题，见上方 **遗留问题** 部分 * 关于H6两个芯片版本的问题：**目前只能用H6 V200 AI版本，不能用H6 V200 OS版本。** * 目前，我使用的H6 V200 AI的芯片版本，OrangePi和泰奇猫也是这个版本。 * 市面上还流通着H6 V200 OS的芯片版本，一开始以为两种是一样的。但是，经群里面 **@aΠ同学** 的踩坑尝试，发现H6 V200 OS可以通过内存测试，但是OrangePi的Ubuntu镜像会卡在Start Kernel阶段，Android镜像直接内核panic，armbian镜像也不行。而替换成H6 V200 AI的芯片版本，就没有这个问题了。**猜测两个版本的H6可能是有差别的，且目前没有找到适配H6 V200 OS芯片的镜像。** # 从零入门ARM高速电路设计 ## 缘起 每次看到手机，电脑，XX派的PCB里面密密麻麻的元器件，就想着啥时候我也能做个类似的东西。但是真的想要去做去学的时候，就觉着无从下手。网络上有不少讲STM32，ESP32等MCU的电路硬件设计和软件开发，LCEDA就办了好多这样的活动。但是完全没有见过有人讲怎么设计一个类似于树莓派的开发板/应用，基本都是讲怎么在这个派上面配置软件和环境，玩各种创意。开源的派倒也不少，但是都只是给出了最终的成果(原理图+PCB+Demo视频)，缺乏中间过程，更不知道怎么让自己学会独立做出这样的东西。**看完了别人的派之后，羡慕，但除了羡慕什么也做不了**。 后来我在学习硬件的过程中，一直在关注寻找相关的信息。直到有一天我找到了一份全志H6的软硬件开发文档(来自吴川斌的博客)，文档里面包含了非常详细的信息，原理图，PCB，调试手册，IC datasheet，甚至连生产指南都有。博客里面还特别说了一句，可以用H6来入门ARM高速电路设计。**我感觉差不多时机成熟了，虽然具体要怎么做依然不是那么清晰，但先走着看看。** 从最开始的学习到最终在板子上面调通各种功能，历时5个月时间，有效工作时间是2.5个月的晚上业余时间(2-3小时)。学习一个月，原理图两星期，PCB两星期，调试两星期。这个过程也是各种摸索和踩坑。 ## 教程目的 除了我以外，肯定也会有其他小伙伴有类似的想法，想入门学习一下高速电路设计，但苦于资料太少了。既然当初我找不到这样的学习教程，不如现在我自己来做一个这样的教程。**本教程，将给出一个可行的学习路径，分享我自己在做的过程中的一些经验(看别人似乎挺容易的，但自己操作起来怎么那么难，eg. BGA焊接)，以及设计过程中的一些考量。** 我也是一个业余爱好者，大家一起共同学习吧！愿大家都能成为自己曾今羡慕的人！ ## 前置要求 * **能够独立完成一个基于MCU的小项目**，包括原理图设计，PCB设计和嵌入式软件开发，类似于立创EDA训练营的项目，比如：USB电流电压表，小贱钟，RGB灯带控制，辉光管时钟等。相信玩立创开源广场的同学，应该比较容易满足这个条件吧。 * 什么？满足不了，要从完全不懂电路开始。这个教程也是可以有的，毕竟16个月前我也是从完全不懂开始的(如果，高中物理电路知识不算的话)。只是类似的教程和项目其实已经挺多的了，比如：立创EDA就有好些训练营的项目。如果，真有人感兴趣，后面可以再写写。 ## 教程大纲 * 需求和设计考量：[教程-第一章](https://oshwhub.com/article/high_speed_arm_board_tutorial_chapter_1) * 项目需求有哪些？希望做成什么样子？ * 为什么我选择了全志H6芯片？如果，你要选择做其他主控芯片，要考虑哪些东西？ * 整体设计和规划上面有哪些考虑？ * 原理图设计：[教程-第二章](https://oshwhub.com/article/high_speed_arm_board_tutorial_chapter_2) * 模块级方案设计 * 原理图设计的精髓-抄？ * 设计中的注意事项 * 原理图自查的方式 * 更进一步 * PCB设计： * 上部分：[教程-第三章(上)](https://oshwhub.com/article/high_speed_arm_board_tutorial_chapter_3.1) * 一个谜 * 初遇高速PCB设计 * 密密麻麻的PCB * 原来PCB设计软件中有这么多概念，之前都走马观花了 * 高速电路基础知识-阻抗和层叠 * 触碰工艺边界 * 中部分：[教程-第三章(中)](https://oshwhub.com/article/high_speed_arm_board_tutorial_chapter_3.2) * 模块化布局 * BGA出线-原来是有套路的 * 高速电路设计的大山-DDR与蛇形等长 * 什么叫蛇形走线？ * 为什么要等长？ * 哪些信号算一组？ * 同组同层 * 2W/3W线距约束 * DDR拉线 * LCEDA中的工具 * 拉线工程师 * 下部分：[教程-第三章(下)](https://oshwhub.com/article/high_speed_arm_board_tutorial_chapter_3.3) * 电源，去耦电容和电源平面的分割 * PMU和电源铺铜 * 主控和DDR的去耦电容 * 电源平面的分割 * PDN * 打板前的检查 * LCEDA的优势和不足之处 * 更进一步 * 经验流 * 理论仿真流 * 焊接和调试： * 上部分：[教程-第四章(上)](https://oshwhub.com/article/high_speed_arm_board_tutorial_chapter_4.1) * 打板和SMT贴片 * 工欲善其事，必先利其器 * 焊接的基础知识 * 助焊剂的作用 * 热风焊台的使用 * 模仿SMT机器贴片 * 下部分：[教程-第四章(下)](https://oshwhub.com/article/high_speed_arm_board_tutorial_chapter_4.2) * 机焊的质量-整板焊接 * 第一座大山-QFN焊接和调试 * 在迷宫中慢慢摸索-BGA焊接和调试 * 看到曙光了-DragonHD DDR内存测试 * 软硬件联调：[教程-第五章](https://oshwhub.com/article/high_speed_arm_board_tutorial_chapter_5) * 再见Orange-正常进入Ubuntu * WIFI测试-比想象中的顺利 * 音频测试-音质还可以 * GPIO测试-兼容OrangePi还是省事不少 * USB电源控制、USB摄像头和USB固态硬盘 * GPU测试-小板子上看到3D的效果还是有点激动的 * 稳定性测试-疑似电源完整性问题 * 更进一步 * 江湖再见 # Demo视频(音乐播放和3D测试)