EN瑞芯微RK3568 USB3.0 HOSTA 原理圖與走線Layout設計指南
瑞芯微RK3568 USB3.0 HOSTA 原理圖與走線Layout設計指南
1. 概述
瑞芯微RK3568是一款高性能、低功耗的處理器，廣泛應用于智能終端、邊緣計算等領域。其內置的USB3.0控制器支持USB3.0 HOSTA接口，可提供高達5Gbps的數據傳輸速率。本文將詳細介紹基于維芯科WTC-RK3568S核心板，就RK3568 USB3.0 HOSTA接口的原理圖設計和走線Layout要點，幫助開發者實現穩定可靠的USB3.0連接。
圖一 USB3.0 HOSTA
2. 原理圖設計
1.1 電源設計
VBUS供電: USB3.0 HOSTA接口需要為連接的設備提供VBUS電源，典型電壓為5V。建議使用獨立的DC-DC電源芯片為VBUS供電，并預留足夠的電流余量(至少1A)。
1.2 信號連接
差分信號對: USB3.0 HOSTA接口包含兩對差分信號：TX+/TX- 和 RX+/RX-。需要將RK3568的USB3.0 HOSTA接口的差分信號引腳與USB連接器的對應引腳正確連接。
單端信號: USB3.0 HOSTA接口還包含一些單端信號，例如VBUS、D+、D-、ID、GND等。需要將這些信號與USB連接器的對應引腳正確連接。
1.3 ESD防護
為了增強USB3.0 HOSTA接口的ESD防護能力，建議在差分信號線上添加ESD防護器件，例如TVS二極管。另外D+、D-信號線上增加2.2R的電阻能夠一定程度上保護芯片。USB3座子所有信號都必須增加TVS管，TVS器件盡可能靠近USB連接器放置。對于SSTXP/N，SSRXP/N信號，TVS的最大結電容不應超過0.4pF。
圖二 RK3568 USB3.0連接圖
3. 走線Layout設計
3.1 差分信號走線
●阻抗控制: USB3.0差分信號的特性阻抗為90Ω。需要使用阻抗計算工具計算PCB走線的寬度和間距，并使用阻抗測試儀器進行驗證。
● 等長走線: SSTXP/N，SSRXP/N差分對應嚴格遵循差分規則走線。例如，必須保持相同的長度、相同的寬度、相同的層和固定的線距，并盡可能保持對稱，對內線長延遲控制在12mil以內。
● 減少過孔: 盡量減少差分信號線上的過孔數量，過孔會引入阻抗不連續和信號反射。SSTXP/N和SSRXP/N盡量走在TOP層，必須要換層時，不得超過2個過孔，并靠近信號過孔放置對稱的縫合地孔，縫合地孔和信號過孔中心距不得超過30mil，走線拐角盡量用弧線或者鈍角，不能為直角或銳角。
避免交叉: 避免差分信號線與其他信號線交叉，特別是高速信號線。
3.2 電源走線
加粗走線: VBUS和VDDIO電源走線需要加粗，以減小阻抗和壓降。
添加濾波電容: 在VBUS和VDDIO電源引腳附近添加適量的濾波電容，以濾除電源噪聲。
3.3 地平面
●完整地平面: 保持完整的地平面，為信號提供良好的回流路徑。SSTXP/N，SSRXP/N信號的參考層需要為完整的地平面，避免出現連續的過孔阻斷信號的回流路徑的情況
●分割地平面: 如果需要分割地平面，需要使用磁珠或0歐姆電阻將不同地平面連接起來。
4. 其他注意事項
●仿真驗證: 可以使用信號完整性仿真工具對USB3.0 HOSTA接口的信號完整性進行仿真驗證，確保信號質量滿足要求。
●測試驗證: 在PCB板制作完成后，需要使用示波器等儀器對USB3.0 HOSTA接口的信號進行測試驗證，確保信號質量符合規范。
●共模電感：在USB差分信號上預留共模電感，提供改善EMI一個手段
5. 總結
RK3568 USB3.0 HOSTA接口的原理圖和走線Layout設計需要遵循一定的規范，以確保信號完整性和系統穩定性。本文介紹了RK3568 USB3.0 HOSTA接口的原理圖設計、走線Layout設計以及其他注意事項，希望能夠幫助開發者更好地完成相關設計工作。
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