เหตุใดพินของ LPC21xx อยู่ทั่วทุกแห่ง

ฉันทำงานเป็นพนักงานฝึกหัดฤดูหนาวที่ บริษัท หุ่นยนต์ งานของฉันคือการช่วยเหลือนักพัฒนาสมองกลฝังตัวใน ... สิ่งที่เขาต้องการความช่วยเหลือของฉัน

ประมาณหนึ่งสัปดาห์ที่ผ่านมาฉันถูกส่งมอบกระดานข่าว NXP ด้วย LPC2148 แม้ว่าฉันจะชอบพลังการประมวลผลมากขึ้น (เมื่อเทียบกับ ATmega32s ที่ฉันทำงานอยู่) แต่ฉันก็พบว่ามีบางสิ่งที่แปลกมากเกี่ยวกับคอนโทรลเลอร์ที่ใช้ ARM7 ถ้าคุณดูที่ pinout ที่นี่

คุณจะสังเกตเห็นว่าหมุดพอร์ตนั้นอยู่ทั่วทุกที่ ในซีรีส์ AVR ทุกอย่างถูกจัดวางอย่างเรียบร้อยด้วยพินพอร์ตทั้งหมดเข้าด้วยกัน ทำไมมันไม่เป็นเช่นนั้นใน LPC21xx ฉันไม่พบตรรกะใด ๆ เลยพวกเขาไม่ได้จัดเรียงตามหมายเลขพินหรือตามหน้าที่การใช้งาน (เช่นหมุด JTAG ทั้งหมดเข้าด้วยกัน) ดูเหมือนว่านักออกแบบจะวางหมุดในรูปแบบสุ่ม

ร่างกายใด ๆ ได้โปรดอธิบายเหตุผลที่อยู่เบื้องหลังสิ่งนี้?

แน่นอนว่าจะเป็นผลมาจากวิธีการวางชิปภายในรวมกับความจริงที่ว่ามันค่อนข้างหายากในการใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ต้องใช้บล็อกหมุด IO ต่อเนื่องเพื่อสร้างรถบัสที่กว้าง ฯลฯ ดังนั้นการจัดกลุ่มเข้าด้วยกันจึงไม่สำคัญ และไม่คุ้มค่ากับการใช้พื้นที่ซิลิคอนเพิ่มเติมใน แน่นอนว่าตรรกะนี้แบ่งย่อยบางส่วนด้วยอินเตอร์เฟสบัสภายนอกทำให้การจัดวางโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับ QFP บางอย่างในฝันร้าย แต่ผู้ใช้จำนวนมากอาจใช้ BGAs เพื่อประหยัดพื้นที่ - ฉันคิดเสมอว่า 208QFP ดูไร้สาระ .. !

มีหลายเหตุผลที่ทำให้พินเป็นแบบที่เป็น

วิธีที่ง่ายที่สุดในการแก้ไขปัญหาแรกคือหมุดไฟ / กราวด์ ชิปขั้นสูงจะจัดเรียงพินพลังงาน / กราวด์เพื่อลดการเหนี่ยวนำและเพื่อลด "พื้นที่ลูป" ของสัญญาณรวมทั้งเส้นทางการส่งคืนสัญญาณ สิ่งนี้จะปรับปรุงคุณภาพของสัญญาณและลด EMI / RFI สิ่งที่แย่ที่สุดที่คุณสามารถทำได้เพื่อพลัง / เหตุคือสิ่งที่ทำกับชิ้นส่วนซีรีย์ดั้งเดิม 74xxx ที่มีพลังอยู่ที่มุมหนึ่งและอีกด้านหนึ่ง Xilinx มีกระดาษสีขาวเกี่ยวกับการจัดเรียงของ "บั้งเบาบาง" ที่น่าสนใจ หากคุณค้นหาในเว็บไซต์ของพวกเขาพวกเขามีเอกสารอื่น ๆ อีกมากมายและงานนำเสนอพูดคุยเกี่ยวกับมันด้วยผลลัพธ์ที่ได้จริงและสิ่งที่วัดได้ บริษัท อื่น ๆ ได้ทำสิ่งที่คล้ายกันโดยไม่มีโฆษณาและเอกสารทั้งหมด

สำหรับ MCU ที่หมุดส่วนใหญ่ตั้งค่าได้โดยผู้ใช้นั้นจริงๆแล้วมันไม่ได้เป็นวิธีที่ดีหรือไม่ดีในการทำพิน (ไม่รวมพลังงาน / เหตุ) เกือบจะรับประกันได้ว่าสิ่งที่พวกเขาทำมันจะผิด มันเหมือนกับเราซื้อชุดสำหรับภรรยา - ไม่ว่ามันจะมีขนาดสไตล์สีพอดี ฯลฯ คุณสามารถชดเชยซอฟต์แวร์ด้วยการใช้หมุด GPIO ต่าง ๆ หรือ PCB สร้างสรรค์ การจัดเส้นทางหรือการกำหนดเส้นทาง PCB ที่ไม่สร้างสรรค์ (aka แค่เพิ่มเลเยอร์เพิ่มเติม)

ความเป็นไปได้อีกอย่างหนึ่งคือพินนั้นได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับการกำหนดเส้นทาง PCB บนเลเยอร์น้อยที่สุด แต่คุณไม่เห็น ตัวอย่างเช่นซีพียูที่ต้องการการเชื่อมต่อกับชิปเซ็ต (หรือ RAM) ที่เฉพาะเจาะจงมักจะมี pinouts ที่ออกแบบมาเพื่อให้การเชื่อมต่อ / การกำหนดเส้นทางนั้นง่ายขึ้น สิ่งนี้เป็นเรื่องปกติเกี่ยวกับสิ่งต่างๆเช่นชิปเซ็ต w / Intel ของ Intel นั่นเป็นวิธีเดียวที่คุณจะได้รับลูกบอล 800 ลูกขึ้นไปสองตัวเพื่อเชื่อมต่อเข้าด้วยกันบน PCB 4 หรือ 6 เลเยอร์ที่เต็มไปด้วยเครื่องบินพลังงาน / ภาคพื้นดินอื่น ๆ ในกรณีเหล่านี้มักจะมีบันทึกย่อของแอพที่อธิบายวิธีการกำหนดเส้นทาง

และความเป็นไปได้ที่สามคือมันง่ายเหมือน "นั่นเป็นเพียงวิธีที่มันสิ้นสุดลง" มันคล้ายกับ "สิ่งที่เราทำมันจะผิด" ดังนั้นพวกเขาเพียงแค่ทำสิ่งที่ง่ายที่สุดหรือถูกที่สุด ไม่มีเวทมนตร์ที่แท้จริงที่นี่หรือความลึกลับที่นี่ ในอดีตมีชิปที่ได้รับความนิยม แต่ผู้คนจะบ่นเกี่ยวกับพิน - ดังนั้นหลายปีต่อมาส่วนอื่นจะออกมาซึ่งทำงานเหมือนกัน แต่เมื่อหมุดเคลื่อนที่เพื่อช่วยในการกำหนดเส้นทาง PCB

ไม่ว่าอะไรในท้ายที่สุด "มันคือสิ่งที่มันเป็น" และเราก็จัดการกับมัน มันไม่ได้ทำให้เกิดปัญหามากเกินไปโดยสุจริตและเราก็คุ้นเคยกับมันไม่ได้รบกวนเรา (มาก)

IC pinouts ถูกกำหนดโดยการจัดวางของวงจรบนชิปภายในแพ็คเกจ

มีข้อควรพิจารณาหลายประการสำหรับนักออกแบบเลย์เอาต์ IC แต่ไม่น่าเป็นไปได้ที่การกำหนดพินภายนอกจะแตกต่างกันมากจากการจัดเรียงแผ่นรอง

หนึ่งในข้อควรพิจารณาคือการกระจายพลังงานรอบ ๆ ชิปซึ่งหมายความว่า VDD (หรือ VCC) และกราวด์อาจปรากฏขึ้นในสถานที่ที่ไม่คาดคิด

มันมีเหตุผลที่ดีเสมอ เชื่อฉันนักออกแบบ IC ไม่ได้ทำอะไรตามอำเภอใจ

หากคุณดูอย่างระมัดระวังคุณสามารถเห็นพวกเขาอยู่ในลำดับ แต่ไม่ได้จัดกลุ่มเข้าด้วยกัน มันอาจลงมาถึงความง่ายในการผลิตชิป

มันเกี่ยวข้องกับสถานที่ที่สัญญาณที่กำหนดเข้ามาใกล้กับขอบของคนตายเพื่อทำแผ่นยึดติดไว้ที่นั่น ที่กำหนดลำดับหมุดจะมี บางครั้งสัญญาณไม่กี่สามารถเปลี่ยน แต่มีพวกเขาทั้งหมดในลำดับตรรกะอาจเพิ่มขนาดของตายซึ่งหมายถึงค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม

IC สามารถมีเลเยอร์การกระจายซ้ำซึ่งจะอนุญาตให้แมปพินใด ๆ ไปยังตำแหน่งใดก็ได้

ผู้ผลิตแต่ละรายเลือกหนึ่งในวิธีต่อไปนี้:

1) การออกแบบชิปด้วยพินเอาต์พุตคงที่ (บิตที่มีขนาดใหญ่กว่า => มีราคาแพงกว่า)

2) มีพินแบบสุ่ม (ราคาถูกกว่า)

3) มี 1 ชั้นพิเศษ (แพงกว่าการผลิตเล็กน้อย)

เหตุผลคือการจัดเรียงพินในลำดับลอจิกนั้นลดลงในรายการลำดับความสำคัญของ บริษัท ชิป นักออกแบบส่วนใหญ่ที่พวกเขาสนใจ (ซึ่งโดยทั่วไปไม่รวมถึงหุ่นยนต์งานอดิเรก) จะใช้แพ็คเกจ CAD ที่มีพินในห้องสมุดบางแห่งดังนั้นพวกเขาจึงไม่สนใจเช่นกัน ดังนั้นปัจจัยอื่น ๆ เช่นเลย์เอาต์ที่มีประสิทธิภาพของชิปจึงมีความสำคัญมากกว่า

โปรดทราบว่าสำหรับผู้ผลิตชิปพินบางคนสนใจ:

• คู่ที่สมดุล (อีเธอร์เน็ต, USB) ถัดไปหรือปิด
• การเชื่อมต่อ xtal นั้นอยู่ใกล้ (โดยมีกราวด์อยู่ใกล้ ๆ แต่ไม่ใช่ในบาง PICs .. )
• กราวด์และพินพลังงานอยู่ถัดไปหรือปิดดังนั้นจึงสามารถเพิ่มฝาปิดแยกได้ใกล้กับพิน

ฉันจำได้ 30 ปีหรือมากกว่านั้นเมื่อฉันพยายามสร้าง PCB คอมพิวเตอร์ Z80 ด้านเดียว ฉันได้รับเส้นทางส่วนใหญ่ แต่หมุดบัสข้อมูลที่งี่เง่าทำให้มันเป็นไปไม่ได้