SF32LB58x-硬件设计指南

基本介绍

本文的主要目的是帮助硬件工程师完成基于SF32LB58x系列芯片的原理图和PCB的设计。

SF32LB58x是一系列用于超低功耗人工智能物联网(AIoT) 场景下的高集成度、高性能的系统级(SoC) MCU芯片。芯片中的处理器能够很好地兼顾人机交互时的高计算性能与长时间待机时的超低运行与休眠功耗之间的平衡关系。可广泛用于腕带类可穿戴电子设备、智能移动终端、智能家居等各种应用场景。

本芯片集成了世界水平的低功耗蓝牙5.3收发机，接收灵敏度高，发射功率高，功耗低。

芯片提供了丰富的内部及外部存储资源。全封装芯片总共有多个QSPI存储器接口和SD/eMMC接口。并且针对不同的型号，芯片内部SIP有不同容量的NorFlash以及PSRAM组合。

为了便于更好地支持显示类应用，芯片提供了全方位的显示屏接口，其中包括MIPI-DSI，3/4-wire SPI，Dual/Quad data SPI，DBI 8080，DPI，并口/串口JDI等。

原理图设计指导

电源

SF32LB58x系列芯片内置有PMU电源单元，支持2路BUCK输出，需要外接电感和电容再返回到芯片内部的电源输入。还有3个内部LDO电源需要芯片外面接电容。SF32LB58x的手表方案设计，可以外搭思澈科技的PMIC芯片SF30147C，不但为SF32LB58x提供电源，也为相关的外设提供电源。

思澈PMIC芯片电源分配

SF30147C是一款针对超低功耗可穿戴产品的高集成度、高效率、高性价比的电源管理芯片。SF30147C集成了4个LDO，每个LDO有较宽的输入和输出电压范围，最大可以提供100mA的负载电流。SF30147C针对不同的外设集成了7个低漏电、低导通电阻负载开关：2个高压负载开关，适用于电池电压直接驱动的外设，如音频功放等；5个低压开关，适用于1.8V供电的外设。SF32LB58x使用两个GPIO接口，模拟TWI信号，实现对SF30147C的控制。SF30147C的各路电源输出使用情况请见表2.1所示，该芯片的详细情况请参见《DS0002-SF30147C-芯片技术规格书》文档。

表2.1 SF30147C电源分配表

SF30147C 电源管脚

最小电压(V)

最大电压(V)

最大电流(mA)

详细描述

VBUCK

1.8

1.8

500

SF32LB58x的PVDD1，PVDD2，VDDIOA，VDDIOA2，VDDIOB，AVDD_BRF，AVDD18_DSI等1.8V电源

LVSW1

1.8

1.8

100

I2S Class-K PA逻辑供电

LVSW2

1.8

1.8

100

G-SENSOR 1.8V供电

LVSW3

1.8

1.8

150

心率 1.8V供电

LVSW4

1.8

1.8

150

LCD 1.8V供电

LVSW5

1.8

1.8

150

EMMC CORE供电

LDO1

2.8

3.3

100

SF32LB58x的AVDD33_USB，AVDD33_ANA，AVDD33_AUD，AVDDIOA2等3.3V电源

LDO2

2.8

3.3

100

EMMC或SD NAND供电

LDO3

2.8

3.3

100

LCD 3.3V供电

LDO4

2.8

3.3

100

心率3.3V供电

HVSW1

2.8

5

150

模拟Class-K PA供电

HVSW2

2.8

5

150

GPS供电

SF32LB58x供电要求

SF32LB58x系列芯片内部集成PMU供电规格如表2.2所示。

表2.2 PMU供电规格

PMU电源 管脚

最小电压(V)

典型电压(V)

最大电压(V)

最大电流(mA)

详细描述

PVDD1

1.71

1.8

3.6

100

PVDD1 电源输入

PVDD2

1.71

1.8

3.6

50

PVDD2 电源输入

BUCK1_LX BUCK1_FB

-

1.25

-

100

BUCK1_LX输出，接电感内部电源输入1，接电感另一端，且外接电容

BUCK2_LX BUCK2_FB

-

0.9

-

50

BUCK2_LX输出，接电感内部电源输入2，接电感另一端，且外接电容

LDO_VOUT1

-

1.1

-

100

LDO输出，外接电容

VDD_RET

-

0.9

-

1

RET LDO输出，外接电容

VDD_RTC

-

1.1

-

1

RTC LDO输出，外接电容

MIC_BIAS

1.4

-

2.8

-

MIC电源输出

SF32LB58x系列芯片其他需要外部供电的电源规格如表2.3所示。

表2.3 其他电源供电规格

其它电源管脚

最小电压(V)

典型电压(V)

最大电压(V)

最大电流(mA)

详细描述

AVDD_BRF

1.71

1.8

3.3

1

射频电源输入

AVDD18_DSI

1.71

1.8

2.5

20

MIPI DSI电源输入 不用请悬空

AVDD33_ANA

3.15

3.3

3.45

50

模拟电源+射频PA电源输入

AVDD33_AUD

3.15

3.3

3.45

50

模拟音频电源输入

AVDD33_USB

3.15

3.3

3.45

50

USB电源输入

VDDIOA

1.71

1.8

3.45

-

PA12-PA93 I/O电源输入

VDDIOA2

1.71

1.8

3.45

-

PA0-PA11 I/O电源输入

VDDIOB

1.71

1.8

3.45

-

PB I/O电源输入

VDDIOSA

1.71

1.8

2.5

-

SIPA电源输入

VDDIOSB

1.71

1.8

2.5

-

SIPB电源输入

VDDIOSC

1.71

1.8

2.5

-

SIPC电源输入

SF32LB58x系列芯片电源管脚外接电容推荐值如表2.4所示

表2.4 电容推荐值

电源管脚

电容

详细描述

PVDD1

0.1uF + 10uF

靠近管脚的地方至少放置10uF和0.1uF 共2颗电容.

PVDD2

0.1uF + 10uF

靠近管脚的地方至少放置10uF和0.1uF 共2颗电容.

BUCK1_LX BUCK1_FB

0.1uF + 4.7uF

靠近管脚的地方至少放置4.7uF和0.1uF 共2颗电容.

BUCK2_LX BUCK2_FB

0.1uF + 4.7uF

靠近管脚的地方至少放置4.7uF和0.1uF 共2颗电容.

LDO_VOUT1

4.7uF

靠近管脚的地方至少放置1颗4.7uF电容.

VDD_RET

0.47uF

靠近管脚的地方至少放置1颗0.47uF电容.

VDD_RTC

0.1uF

靠近管脚的地方至少放置1颗0.1uF电容.

AVDD_BRF

1uF

靠近管脚的地方至少放置1颗1uF电容.

AVDD18_DSI

4.7uF

靠近管脚的地方至少放置1颗4.7uF电容.

AVDD33_ANA

1uF

靠近管脚的地方至少放置1颗1uF电容.

AVDD33_AUD

4.7uF

靠近管脚的地方至少放置1颗4.7uF颗电容.

AVDD33_USB

1uF

靠近管脚的地方至少放置1颗1uF电容.

MIC_BIAS

1uF

靠近管脚的地方至少放置1颗1uF电容.

VDDIOA

1uF

靠近管脚的地方至少放置1颗1uF电容.

VDDIOA2

1uF

靠近管脚的地方至少放置1颗1uF电容.

VDDIOB

1uF

靠近管脚的地方至少放置1颗1uF电容.

VDDIOSA

1uF

靠近管脚的地方至少放置1颗1uF电容.

VDDIOSB

1uF

靠近管脚的地方至少放置1颗1uF电容.

VDDIOSC

1uF

靠近管脚的地方至少放置1颗1uF电容.

上电时序和复位

SF32LB58x系列芯片内部POR(Power on reset) 和BOR（Brownout reset）功能，同时还支持外部硬件复位信号RSTN，具体要求如图2.1。

上/下电时序图
图2.1 上/下电时序图



SF32LB58x系列芯片的RSTN复位信号，需要上拉到PVDD1的输入电压域上，并接0.1uF电容到地，做一个RC延迟复位，如图2.2所示。

复位电路图
图2.2 复位电路图



典型电源电路

SF32LB58x系列芯片可以使用思澈科技的PMIC SF30147C，供各种电源，各路输出情况如图2.3所示，具体使用情况请参见表2.1。

SF30147C供电图
图2.3 SF30147C供电图



SF32LB58x系列芯片封装内置2路BUCK输出，如图2.4所示。

DCDC电路图
图2.4 内置DCDC电路图



BUCK电感选择要求

重要

功率电感关键参数

L(电感值) = 4.7uH，DCR(直流阻抗) ≦ 0.4 ohm，Isat(饱和电流) ≧ 500mA

SF32LB58x系列芯片封装内置3路LDO输出，如图2.5所示。

LDO电路图
图2.5 内置LDO电路图



启动模式

SF32LB58x系列芯片提供一个Mode管脚来配置启动模式，如表2.5所示。

表2.5 Mode模式描述

Mode配置

详细描述

高

芯片上电启动后，进入下载模式

低

芯片上电启动后，跳转到用户程序区启动

备注

注意事项：

  1. Mode的电压域是和VDDIOA同一电压域；

  2. Mode外接10K电阻到电源或GND，保持电平稳定，不能悬空也不能有toggle干扰；

  3. Mode管脚在量产板上必须留测试点，程序下载或校准晶体时要用到，可以不用预留跳线；

  4. Mode管脚在测试板上建议要预留跳线，程序死机后方便从下载模式启动下载程序。

时钟

SF32LB58x系列芯片需要外部提供2个时钟源，48MHz主晶体和32.768KHz RTC晶体，具体要求如表2.6所示。

表2.6 晶体规格要求

时钟管脚

晶体规格要求

详细描述

XTAL48M_XO XTAL48M_XI

连接到48MHz的基频晶体。 晶体要求： CL≦12pF（推荐值7pF） △F/F0≦±10ppm ESR≦30 ohms（推荐值22ohms）

晶振功耗和CL,ESR相关,CL和ESR越小功耗越低，为了最佳功耗性能，建议采用推荐值CL≦7pF，ESR≦22 ohms. 晶体旁边预留并联匹配电容,当CL<9pF时，无需焊接电容.

XTAL32K_XO XTAL32K_XI

连接到32.768KHz的基频晶体。 晶体要求： CL≦12.5pF（推荐值7pF） △F/F0≦±20ppm ESR≦80k ohms（推荐值38Kohms）

晶振功耗和CL,ESR相关,CL和ESR越小功耗越低，为了最佳功耗性能，建议采用推荐值CL≦9pF，ESR≦40K ohms.

AVSS

连接到地

打孔到主地平面

晶体推荐

表2.7 已认证晶体型号

型号

厂家

参数

E1SB48E001G00E

Hosonic

F0 = 48.000000MHz，△F/F0 = -6 ~ 8 ppm， CL = 8.8 pF，ESR = 22 ohms Max TOPR = -30 ~ 85℃，Package =（2016 公制）

ETST00327000LE

Hosonic

F0 = 32.768KHz，△F/F0 = -20 ~ 20 ppm， CL = 7 pF，ESR = 70K ohms Max TOPR = -40 ~ 85℃，Package =（3215 公制）

SX20Y048000B31T-8.8

TKD

F0 = 48.000000MHz，△F/F0 = -10 ~ 10 ppm， CL = 8.8 pF，ESR = 40 ohms Max TOPR = -20 ~ 75℃，Package =（2016 公制）

SF32K32768D71T01

TKD

F0 = 32.768KHz，△F/F0 = -20 ~ 20 ppm， CL = 7 pF，ESR = 70K ohms Max TOPR = -40 ~ 85℃，Package =（3215 公制）

备注

SX20Y048000B31T-8.8的ESR略大，静态功耗也会略大些。

PCB走线时，在晶体下面至少挖掉第二层的GND铜来减少时钟信号上的寄生负载电容。

射频

SF32LB58x系列芯片的射频本身采用了片上集成宽带匹配滤波技术，只需保证射频PCB走线为50ohms特征阻抗即可。设计时建议预留π型匹配网络用来杂散滤波和天线匹配。请参考图2.6所示电路。

射频电路图
图2.6 射频电路图



备注

注意：

匹配网络的器件参数值需根据实际天线和PCB布局进行测试来确定。

外部存储接口

SF32LB58x系列芯片支持MPI3或MPI4接口外接Nor FLASH和SPI Nand FLASH；SD1接口外接SD NAND和EMMC。

QSPI Nand Flash接口

SF32LB58x系列芯片的EVB验证板默认使用’MPI4’外接SPI NAND Flash设备，使用信号请见表2.8，具体电路请参考图2.7所示。

SPI Nand Flash连接参考电路
图2.7 SPI Nand Flash连接参考电路



表2.8 MPI4信号连接

Flash 信号

I/O信号（MPI4）

详细描述

CS#

PA10

Chip select, active low.

SO

PA04

Data Input (Data Input Output 1)

WP#

PA01

Write Protect Output (Data Input Output 2)

SI

PA05

Data Output (Data Input Output 0)

SCLK

PA09

Serial Clock Output

Hold#

PA06

Data Output (Data Input Output 3)

备注

注意：

  1. 如果，如果产线需要下载程序到外置FLASH中，需要在下载工具软件中，将外部FLASH的电源控制脚PA43置高，打开外置FLASH的电源。

  2. SPI NAND Flash的Hold#管脚需要通过10K电阻上拉到SPI NAND Flash的供电电源。

SDIO eMMC/Micro SD接口

SF32LB58x系列芯片支持2路 SDIO 接口，EVB板默认SD1接EMMC或SD NAND，SD2接SD卡或WIFI芯片，请参考图2.8，2.9，2.10所示电路。

其中SD1接口所用的PA00-PA11共计12个GPIO，电源域为VDDIOA2，支持1.8V和3.3V供电，可根据外设的接口电平来设置输入电压。推荐SPI NAND FLASH和EMMC使用1.8V接口电平。因为SD NAND FLASH颗粒只支持3.3V接口电平，所以VDDIOA2要接3.3V电压。

EMMC连接参考电路
图2.8 EMMC连接参考电路



SD NAND连接参考电路
图2.9 SD NAND连接参考电路



SD卡连接参考电路
图2.10 SD卡连接参考电路



SF32LB58x系列芯片的SD1,SD2信号连接如表2.9，2.10所示。

表2.9 SD1信号连接

SD1 信号

I/O信号

详细描述

SD1_D7

PA00

数据7

SD1_D2

PA01

数据6

SD1_D5

PA03

数据 5

SD1_D1

PA04

数据1

SD1_D0

PA05

数据0

SD1_D3

PA06

数据3

SD1_D4

PA07

数据4

SD1_D6

PA08

数据6

SD1_CLK

PA09

时钟信号

SD1_CMD

PA10

命令信号
表2.10 SD2信号连接

SD2 信号

I/O信号

详细描述

SD2_CMD

PA70

命令信号

SD2_D1

PA75

数据1

SD2_D0

PA76

数据0

SD2_CLK

PA77

时钟信号

SD2_D2

PA79

数据2

SD2_D3

PA81

数据3

显示

MIPI DSI 显示接口

SF32LB58x系列芯片支持2 lane的MIPI DSI显示接口，如表2.11所示。

表2.11 MIPI-DSI 信号连接

MIPI DSI signal

I/O

Description

CLKP

DSI_CLKP

MIPI 时钟信号+

CLKN

DSI_CLKN

MIPI 时钟信号-

D0P

DSI_D0P

MIPI 数据通道0+

D0N

DSI_D0N

MIPI 数据通道0-

D1P

DSI_D1P

MIPI 数据通道1+

D1N

DSI_D1N

MIPI 数据通道1-

-

AVDD18_DSI

MIPI 电源输入

-

DSI_REXT

外接10K电阻到地

-

AVSS_DSI

接地

TE

PB2

Tearing effect to MCU frame signal

RESET

PB5

复位显示屏信号

SPI/QSPI 显示接口

SF32LB58x系列芯片支持 3/4-wire SPI和Quad-SPI 接口来连接LCD显示屏，大核使用PA的LCDC1，小核使用PB的LCDC2，如表2.12所示。

表2.12 SPI/QSPI 信号连接方式

SPI信号

I/O（LCDC1）

I/O（LCDC2）

详细描述

CSX

PA44

PB08

使能信号

WRX_SCL

PA46

PB10

时钟信号

DCX

PA48

PB03

4-wire SPI 模式下的数据/命令信号 Quad-SPI 模式下的数据1

SDI_RDX

PA50

PB09

3/4-wire SPI 模式下的数据输入信号 Quad-SPI 模式下的数据0

SDO

PA50

PB09

3/4-wire SPI 模式下的数据输出信号 请和SDI_RDX短接到一起

D[0]

PA47

PB04

Quad-SPI 模式下的数据2

D[1]

PA45

PB06

Quad-SPI 模式下的数据3

REST

PA74

PB05

复位显示屏信号

TE

PA43

PB02

Tearing effect to MCU frame signal

MCU8080 显示接口

SF32LB58x系列芯片支持 MCU8080 接口来连接LCD显示屏，如表2.13所示。

表2.13 MCU8080 屏信号连接方式

MCU8080信号

I/O

详细描述

CSX

PA44

Chip select

WRX

PA46

Writes strobe signal to write data

DCX

PA48

Display data / command selection

RDX

PA50

Reads strobe signal to write data

D[0]

PA47

Data 0

D[1]

PA45

Data 1

D[2]

PA26

Data 2

D[3]

PA27

Data 3

D[4]

PA42

Data 4

D[5]

PA51

Data 5

D[6]

PA52

Data 6

D[7]

PA58

Data 7

REST

PA24

Reset

TE

PA43

Tearing effect to MCU frame signal

DPI显示接口

SF32LB58x系列芯片支持 DPI 接口来连接LCD显示屏，如表2.14所示。

表2.14 DPI屏信号连接方式

DPI信号

I/O

详细描述

CLK

PA12

时钟信号

DE

PA13

数据有效信号

HSYNC

PA14

行同步信号

VSYNC

PA15

列同步信号

SD

PA18

控制关闭Display

CM

PA19

切换Normal Color还是Reduce Color Mode

R0

PA22

像素信号

R1

PA23

像素信号

R2

PA24

像素信号

R3

PA25

像素信号

R4

PA26

像素信号

R5

PA27

像素信号

R6

PA43

像素信号

R7

PA44

像素信号

G0

PA45

像素信号

G1

PA46

像素信号

G2

PA47

像素信号

G3

PA48

像素信号

G4

PA50

像素信号

G5

PA53

像素信号

G6

PA54

像素信号

G7

PA55

像素信号

B0

PA56

像素信号

B1

PA57

像素信号

B2

PA58

像素信号

B3

PA61

像素信号

B4

PA62

像素信号

B5

PA63

像素信号

B6

PA65

像素信号

B7

PA67

像素信号

JDI显示接口

SF32LB58x系列芯片支持 并行和串行的JDI接口来连接LCD显示屏，支持PA的LCDC1或PB的LCDC2复用相应的信号，推荐使用PB接口的LCDC2，如表2.15，表2.16所示。

表2.15 并行JDI屏信号连接方式

JDI信号

I/O（LCDC1）

I/O（LCDC2）

详细描述

JDI_VCK

PA19

PB15

Shift clock for the vertical driver

JDI_VST

PA22

PB19

Start signal for the vertical driver

JDI_XRST

PA25

PB16

Reset signal for the horizontal and vertical driver

JDI_HCK

PA43

PB05

Shift clock for the horizontal driver

JDI_HST

PA44

PB10

Start signal for the horizontal driver

JDI_ENB

PA45

PB12

Write enable signal for the pixel memory

JDI_R1

PA46

PB09

Red image data (odd pixels)

JDI_R2

PA47

PB06

Red image data (even pixels)

JDI_G1

PA48

PB08

Green image data (odd pixels)

JDI_G2

PA50

PB04

Green image data (even pixels)

JDI_B1

PA65

PB02

Blue image data (odd pixels)

JDI_B2

PA67

PB03

Blue image data (even pixels)

JDI_XFRP

PBR1

PBR1

Liquid crystal driving signal (“On” pixel)

JDI_VCOM/FRP

PBR2

PBR2

Common electrode driving signal/ Liquid crystal driving signal (“Off” pixel)
表2.16 串行JDI屏信号连接方式

JDI信号

I/O（LCDC1）

I/O （LCDC2）

详细描述

JDI_SCS

PA82

PB03

Chip Select Signal

JDI_SCLK

PA84

PB02

Serial Clock Signal

JDI_SO

PA86

PB06

Serial Data Output Signal

JDI_DISP

PA90

PB04

Display ON/OFF Switching Signal

JDI_EXTCOMIN

PA91

PB05

COM Inversion Polarity Input

触摸和背光接口

SF32LB58x系列芯片支持I2C格式的触摸屏控制接口和触摸状态中断输入，同时支持1路PWM信号来控制背光电源芯片的使能和亮度，如表2.17所示。

表2.17 触摸和背光控制连接方式

触摸屏和背光信号

I/O

详细描述

Interrupt

PA69

触摸状态中断信号（可唤醒）

I2C1_SCL

PA17

触摸屏I2C的时钟信号

I2C1_SDA

PA16

触摸屏I2C的数据信号

BL_PWM

PB44

背光PWM控制信号

Reset

PA15

触摸复位信号

Power Enable

PA12

触摸屏电源使能信号

调试和下载接口

SF32LB58x系列芯片支持Arm®标准的SWD调试接口，可以连接到EDA工具上进行单步运行调试。如图2.11所示，连接SEEGER® J-Link® 工具时需要把调试工具的电源修改为外置接口输入，通过SF32LB58x电路板给J-Link工具供电。

SF32LB58x有1路SWD和6路UART接口可供选择进行调试信息输出，具体请参考表2.18。

表2.18 调试口连接方式

UART信号

I/O

详细描述

TXD1

PA31

UART1的RXD信号，HCPU默认打印口

RXD1

PA32

UART1的TXD信号，HCPU默认打印口

TXD2

PA28

UART2的RXD信号

RXD2

PA29

UART2的TXD信号

TXD3

PA21

UART3的RXD信号

RXD3

PA20

UART3的TXD信号

TXD4

PB37

UART4的RXD信号，LCPU默认打印口

RXD4

PB36

UART4的TXD信号，LCPU默认打印口

TXD5

PB18

UART5的RXD信号

RXD5

PB17

UART5的TXD信号

TXD6

PB14

UART6的RXD信号

RXD6

PB13

UART6的TXD信号

SWCLK

PB07

JLINK时钟信号

SWDIO

PB11

JLINK数据信号

备注

注意

UARTx的RXD信号不能悬空，软件初始化时设置为内部上拉方式。

SWD调试接口电路图
图2.11 SWD调试接口电路图



按键接口

开关机和长按复位按键

SF32LB58x系列芯片开关机信号建议使用PB54，这样可以把短按开关机功能和长按复位功能合并到一个按键上。如图2-12所示，设计上采用高电平有效方式，长按复位功能需要长按10s以上芯片会自动复位。

开关机按键电路图
图2.12 开关机按键电路图



功能按键或旋钮

SF32LB58x系列芯片支持功能按键输入以及旋钮信号输入，按键或旋钮信号需要上拉。按键用法如图2.13所示。也可以支持光追踪传感器，推荐使用I2C4接口，信号连接如表2.19所示。

表2.19 光追踪传感器信号

I2C信号

I/O

详细描述

INT

PA58

光追踪传感器中断信号输入

SDA

PA59

光追踪传感器I2C 数据信号

SCL

PA60

光追踪传感器I2C 时钟信号
功能按键或旋钮电路图
图2.13 功能按键或旋钮电路图



振动马达接口

SF32LB58x系列芯片支持多路PWM输出，可以用做振动马达的驱动信号，图2.14所示为推荐电路。

振动马达电路图
图2.14 振动马达电路图



PBR接口说明

SF32LB58x系列芯片提供6个PBR接口，其主要特点：

  1. PBR0在开机阶段会从0变1， 用来做某些外部LSW控制，PBR1-PBR5都是默认输出0；

  2. PBR0-PBR5无论是standby还是hibernate，都可以做输出；

  3. PBR0-PBR5可以输出LPTIM信号；

  4. PBR0-PBR5可以输出32K时钟信号；

  5. PBR0-PBR3可以配置为输入，用来做唤醒信号输入，MCU醒的时候，收不到中断。

可唤醒中断源

SF32LB58x系列芯片在light/deep sleep mode时所有GPIO都支持唤醒功能，在standby和Hibernate mode时，支持16个可唤醒中断源，如表2.20所示，PA有6个中断源，PB有10个中断源。

表2.20 中断源连接方式

中断源

I/O

详细描述

WKUP_PIN0

PB54

中断信号0

WKUP_PIN1

PB55

中断信号1

WKUP_PIN2

PB56

中断信号2

WKUP_PIN3

PB57

中断信号3

WKUP_PIN4

PB58

中断信号4

WKUP_PIN5

PB59

中断信号5

WKUP_PIN6

PA64

中断信号6

WKUP_PIN7

PA65

中断信号7

WKUP_PIN8

PA66

中断信号8

WKUP_PIN9

PA67

中断信号9

WKUP_PIN10

PA68

中断信号10

WKUP_PIN11

PA69

中断信号11

WKUP_PIN12

PBR0

中断信号12

WKUP_PIN13

PBR1

中断信号13

WKUP_PIN14

PBR2

中断信号14

WKUP_PIN15

PBR3

中断信号15

音频接口

SF32LB58x系列芯片有各种音频相关接口，如表2.21所示，音频接口信号有以下特点：

  1. 支持3组I2S，其中I2S1只能做输入，I2S2，I2S3支持输入和输出；3组I2S只支持Master模式，不支持Slave模式；

  2. I2S1推荐接I2S MIC输入；

  3. I2S2推荐接音频DAC；

  4. I2S3推荐接音频Codec；

  5. 支持两路PDM MIC输入；

  6. 支持两路模拟MIC输入，中间需要加容值至少2.2uF的隔直电容，模拟MIC的电源使用SF32LB58x的MIC_BIAS；

  7. 支持外接模拟音频PA，两路DAC输出的走线，均按照差分线走线，做好包地屏蔽处理，还需要注意：Trace Capacitor < 10pF, Length < 2cm。

  8. 支持立体声模拟耳机接入。

表2.21 音频信号连接方式

音频信号

I/O

详细描述

I2S1_LRCK

PA14

I2S1帧时钟

I2S1_SDI

PA18

I2S1数据输入

I2S1_BCK

PA23

I2S1位时钟

I2S2_LRCK

PA84

I2S2帧时钟

I2S2_SDI

PA86

I2S2数据输入

I2S2_SDO

PA82

I2S2数据输出

I2S2_BCK

PA91

I2S2位时钟

I2S3_LRCK

PB31

I2S3帧时钟

I2S3_SDI

PB27

I2S3数据输入

I2S3_SDO

PB24

I2S3数据输出

I2S3_BCK

PB30

I2S3位时钟

I2S3_MCLK

PB34

I2S3主时钟

PDM1_CLK

PA23

PDM1时钟

PDM1_DATA

PA18

PDM1数据

PDM2_CLK

PA25

PDM2时钟

PDM2_DATA

PA22

PDM2数据

AU_ADC1P

ADC1P

模拟输入1P

AU_ADC1N

ADC1N

模拟输入1N

AU_ADC2P

ADC2P

模拟输入2P

AU_ADC2N

ADC2N

模拟输入2N

AU_DAC1P

DAC1P

模拟输出1P

AU_DAC1N

DAC1N

模拟输出1N

AU_DAC2P

DAC2P

模拟输出2P

AU_DAC2N

DAC2N

模拟输出2N

SF32LB58x模拟MIC支持单端和差分输入，中间要串2.2uF电容。差分输入如图2.15所示，单端转差分输入如图2.16所示，其中AU_ADC1P，AU_ADC1N，AU_ADC2P，AU_ADC2N是连接到SF32LB58x，AU_ADC1P_IN和AU_ADC2P_IN是模拟MIC或耳机音频输入的信号。

差分模拟音频输入电路图
图2.15 差分模拟音频输入电路图



单端模拟音频输入电路图
图2.16 单端模拟音频输入电路图



SF32LB58x模拟音频输出电路图如图2.17所示，其中AU_DAC1P，AU_DAC1N，AU_DAC2P，AU_DAC2N是SF32LB58x输出信号，HP_DAC1P_OUT, HP_DAC1N_OUT，HP_DAC2P_OUT, HP_DAC2N_OUT是连接到立体声耳机PA输入脚，SPK_DAC1P_OUT和SPK_DAC1N_OUT是连接到模拟音频PA的输入脚。

模拟音频输出电路图
图2.17 模拟音频输出电路图



模拟MIC输入连接的电路图如图2.18所示。

模拟MIC电路图
图2.18 模拟MIC电路图



立体声耳机连接电路图如图2.19所示。

立体声耳机电路图
图2.19 立体声耳机电路图



模拟音频PA连接电路图如图2.20所示，采用I2C3配置模拟音频PA的寄存器。

模拟音频PA电路图
图2.20 模拟音频PA电路图



I2S音频PA连接电路图如图2.21所示，采用I2C3配置I2S音频PA的寄存器。

I2S音频PA电路图
图2.21 I2S音频PA电路图



USB接口

SF32LB58x系列芯片USB支持USB2.0 HS，支持HOST和Device模式，USB DP和DM上需要并联TVS接地，TVS的结电容要求小于5pF，另外就是DP，DM PCB走线按照差分90欧姆进行阻抗控制。USB接口连接示意图如图2.22所示。

USB接口电路图
图2.22 USB接口电路图



PCB设计指导

PCB 封装设计

封装尺寸

SF32LB58x系列芯片封装为BGA256，8.5mmx6.5mmx0.94mm，0.4mm间距，详细尺寸如图3.1所示。

BGA256封装尺寸图
图3.1 BGA256封装尺寸图



封装形状

封装形状如图3.2所示。

封装形状图
图3.2 封装形状图



焊盘设计

PCB焊盘设计信息，如图3.3所示。

封装形状图
图3.3 PCB焊盘焊盘设计参考



封装BALLMAP

封装BALLMAP信息，如图3.4所示。

封装BALLMAP信息
图3.4 封装BALLMAP信息



封装基板

封装基板BALL信息，如图3.5所示。 ​
封装基板BALL信息

图3.5 封装基板BALL信息



PCB叠层设计

SF32LB58x系列芯片布局支持单双面，PCB只支持HDI板，不支持PTH板：推荐采用6HDI-2,推荐参考叠层结构如图3.6所示。

参考叠层结构图
图3.6 参考叠层结构图



PCB通用设计规则

PCB通用设计规则如图3.7所示，单位为mm。

通用设计规则
图3.7 通用设计规则



盲孔设计

PCB盲孔设计如图3.8，3.9所示，单位为mm。

1-2盲孔设计
图3.8 1-2盲孔设计



1-3盲孔设计
图3.9 1-3盲孔设计



埋孔设计

PCB埋孔设计如图3.10所示，单位为mm。

埋孔设计
图3.10 埋孔设计



SF32LB58x芯片走线扇出

BGA行列前两排球通过表层扇出方式，其它的球通过过孔内层扇出方式 如图3.11，3.12所示。

表层扇出参考图
图3.11 表层扇出参考图



内层扇出参考图
图3.12 内层扇出参考图



时钟接口走线

晶体需摆放在屏蔽罩里面，离PCB板框间距大于1mm,尽量远离发热大的器件，如PA、Charge和PMU等电路器件，距离最好大于5MM以上，避免影响晶体频偏，晶体电路禁布区间距大于0.25mm避免有其它金属和器件，如图3.13所示。

晶体布局图
图3.13 晶体布局图



48MHz晶体走线建议走表层长度要求控制在3-10mm区间,线宽0.075mm,必须立体包地处理，并且其走线需远离VBAT，DC/DC及高速信号线。48MHz晶体区域下方表层及临层做禁空处理，禁止其它走线从其区域走，如图3.14，3.15，3.16所示。

48MHz晶体原理图
图3.14 48MHz晶体原理图



48MHz晶体走线模型
图3.15 48MHz晶体走线模型



48MHz晶体走线参考
图3.16 48MHz晶体走线参考



32.768KHz晶体建议走表层，走线长度控制≤10mm,线宽0.075mm,32K_XI/32_XO平行走线间距≥0.15mm,必须立体包地处理，晶体区域下方表层及临层做禁空处理，禁止其它走线从其区域走， 如图3.17，3.18，3.19所示。

32.768KHz晶体原理图
图3.17 32.768KHz晶体原理图



32.768KHz晶体走线模型
图3.18 32.768KHz晶体走线模型



32.768KHz晶体走线参考
图3.19 32.768KHz晶体走线参考



射频接口走线

射频匹配电路要尽量靠近芯片端放置，不要靠近天线端放置，AVDD_BRF射频电源其滤波电容尽量靠近芯片管脚放置，电容接地PIN 脚打孔直接接主地，RF信号的π型网络的原理图和PCB分别如图3.20，3.21所示。

π型网络以及电源电路原理图
图3.20 π型网络以及电源电路原理图



π型网络以及电源PCB布局
图3.21 π型网络以及电源PCB布局



射频线建议走表层，避免打孔穿层影响RF 性能，线宽最好大于10mil，需要立体包地处理，避免走锐角和直角，射频线两边多打屏蔽地孔，射频线需要做50欧阻抗控制，如图3.22,3.23所示。

RF信号电路原理图
图3.22 RF信号电路原理图



RF信号PCB走线
图3.23 RF信号PCB走线



射频电路走线禁止DC-DC，VBAT和高速数字信号从其区域走，比如晶振，高频时钟，及数字接口信号（I2C,SPI,SDIO,I2S，UART等）。 AVSS_RRF，AVSS_TRF，AVSS_TRF2，AVSS_VCO，AVSS_BB 为射频电路接地脚，必须保证其良好接地，建议在其焊盘上直接盲孔并连接到主地，如图3.24a，3.24b所示。

射频电路接地信号原理图
图3.24a 射频电路接地信号原理图



射频电路接地信号PCB图
图3.24b 射频电路接地信号PCB图



音频接口走线

AVDD33_AUD 为音频接口供电的管脚，其滤波电容靠近其对应管脚放置，滤波电容接地脚良好接主地，MIC_BIAS 为音频接口麦克风的供电电路，其对应滤波电容靠近对应管脚放置，滤波电容接地脚良好接主地 AUD_VREF 滤波电容靠近管脚放置，如图3.25a，3.25b所示。

音频电路电源原理图
图3.25a 音频电路电源原理图



音频电路电源滤波电路PCB设计
图3.25b 音频电路电源滤波电路PCB设计



AU_ADC1P/AU_ADC1N,AU_ADC2P/AU_ADC2N 为两路模拟信号输入，对应电路器件尽量靠近对应管脚放置，每一路P/N需要按照差分线形式走线，走线线长尽量短，差分对走线做立体包地处理，其它接口强干扰信号，远离其走线，如图3.26a，3.26b所示。

模拟音频输入原理图
图3.26a 模拟音频输入原理图



模拟音频输入PCB设计
图3.26b 模拟音频输入PCB设计



AU_DAC1P/AU_DAC1N,AU_DAC2P/AU_DAC2N 为两路模拟信号输出，对应电路器件尽量靠近对应管脚放置，每一路P/N需要按照差分线形式走线，走线线长尽量短，并小于2mm,走线寄生电容小于10pf,差分走线线宽0.075mm,差分对走线需做立体包地处理，其它接口强干扰信号，远离其走线，如图3.27a，3.27b所示。

模拟音频输出原理图
图3.27a 模拟音频输出原理图



模拟音频输出PCB设计
图3.27b 模拟音频输出PCB设计



USB 接口走线

AVDD33_USB 为USB 接口供电脚，其滤波电容靠近管脚放置，接USB2_REXT 校准电阻靠近管脚放置， USB 走线必须先过ESD器件管脚，然后再到芯片端，要保证ESD 器件接地PIN 良好连接主地，USB DP/DN 按照差分线形式走线，按照90欧差分阻抗控制，并做立体包处理，如图3.28a，3.28b所示。图2.29a为USB信号的元件布局参考图，图3.29b为PCB走线模型。

USB信号原理图
图3.28a USB信号原理图



USB信号PCB设计
图3.28b USB信号PCB设计



USB信号器件布局参考
图3.29a USB信号器件布局参考



USB信号走线模型
图3.29b USB信号走线模型



SDIO 接口走线

SF32LB58X 提供2个SDIO接口分别为SDIO1和SDIO2,所有的SDIO 信号走线在一起，避免分开走，整个走线长度≤50mm, 组内长度控制≤6mm. SDIO接口时钟信号需立体包地处理，DATA和CM 信号也需要包地处理，如图3.30a，3.30b所示。

SDIO1接口电路图
图3.30a SDIO1接口电路图



SDIO1 PCB走线模型
图3.30b SDIO1 PCB走线模型



DSI 接口走线

AVDD18_DSI 为DSI 接口供电脚，其滤波电容靠近管脚放置，接DSI_REXT 校准电阻靠近管脚放置, DSI 接口走线按差分线形式走线，需要做差分100欧阻抗控制，并且时钟和数据需要做等长处理，差分对组内控制≤0.5mm，差分对组间按照≤2mm; 每对差分线需要做立体包地处理，如图3.31a，3.31b所示。

DSI信号电路图
图3.31a DSI信号电路图



DSI信号PCB走线
图3.31b DSI信号PCB走线



DC-DC 电路走线

DC-DC电路功率电感和滤波电容必须靠近芯片的管脚放置，BUCK_LX 走线尽量短且粗，保证整个DC-DC 电路回路点感小，所有的DC-DC输出滤波电容接地脚多打过孔连接到主地平面；BUCK_FB 管脚反馈线不能太细，必须大于0.25mm,功率电感区域表层禁止铺铜，临层必须为完整的参考地，避免其它线从电感区域里走线，如图3.32a，3.32b所示。

DC-DC关键器件电路图
图3.32a DC-DC关键器件电路图



DC-DC 关键器件PCB布局图
图3.32b DC-DC 关键器件PCB布局图



电源供电走线

PVDD1,PVDD2为芯片内置PMU 模块电源输入脚，对应的电容必须靠近管脚放置，走线尽量的粗，不能低于0.5mm; PVSS1,PVSS2 为PMU模块接地脚，必须通过过孔连接到主地，避免浮空影响整个PMU 性能，如图3.33a，3.33b所示。

DC-DC电路图
图3.33a DC-DC电路图



DC-DC PCB走线
图3.33b DC-DC PCB走线



LDO和IO电源输入走线

所有的LDO输出和IO 电源输入管脚滤波电容靠近对应的管脚放置，其走线宽必须满足输入电流要求，走线尽量短粗，从而减少电源纹波提高系统稳定性；如图3.14所示。

LDO和IO输入电源走线示意图
图3.34 LDO和IO输入电源走线示意图



其它接口走线

管脚配置为GPADC 管脚信号，必须要求立体包地处理，远离其它干扰信号，如电池电量电路，温度检查电路等。如图3.35所示。

GPADC电路图
图3.35 GPADC电路图



管脚配置为时钟输入输出管脚信号网络，必须要求立体包地处理，远离其它干扰信号，如32K 输出等；如图3.36所示。

32K时钟输出电路图
图3.36 32K时钟输出电路图



SF32LB58X 芯片地走线

SF32LB58X芯片中心区域的地网络需要用走线全部连接起来，保证足够的地平面并通过盲埋孔连接到主地平面。如图3.37a，3.37b，3.37c，3.37d；

芯片下TOP层地信号
图3.37a 芯片下TOP层地信号



芯片下第二层地信号
图3.37b 芯片下第二层地信号



芯片下第三层地信号
图3.37c 芯片下第三层地信号



芯片下第四层地信号
图3.37d 芯片下第四层地信号



EMI&ESD 走线

避免屏蔽罩外面表层长距离走线，特别是时钟，电源等干扰信号尽量走内层，禁止走表层；ESD 保护器件必须靠近连接器对应管脚放置，信号走线先过ESD 保护器件管脚，避免信号分叉，没过ESD 保护管脚，ESD器件接地脚必须保证过孔连接主地，保证地焊盘走线短且粗，减少阻抗提高ESD器件性能。

其它

USB 充电线测试点必须放置在TVS 管前面，电池座TVS 管 放置在平台前面 其走线必须保证先过TVS 然后再到芯片端，如图3.38所示。

电源TVS布局参考
图3.38 电源TVS布局参考



TVS 管接地脚尽量避免走长线再连接到地，如图3.39所示。

TVS走线参考
图3.39 TVS走线参考



为了保证阻焊层不上焊盘，影响焊接可靠性，BGA 焊盘上的过孔要求打在BGA球的中心区域。避免打偏，如图3.40所示。

BGA打孔示意图
图3.40 BGA打孔示意图



为了提高可加工性良率，PCB设计时参考图如图3.41a，3.41b优化。

BGA BALL连线参考图一
图3.41a BGA BALL连线参考图一



BGA BALL连线参考图二
图3.41b BGA BALL连线参考图二



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