Renesas RZ/G2L, RZ/V2L SMARC模塊板硬件設計解析
在嵌入式系統開發領域,Renesas的RZ/G2L和RZ/V2L SMARC模塊板因其高性能和豐富的功能,成為了眾多電子工程師關注的焦點。本文將深入剖析RTK9744L23C01000BE模塊板的硬件設計,為大家在實際應用中提供有價值的參考。
文件下載:Renesas Electronics RZ,V2L SMARC PMIC套件.pdf
一、概述
RTK9744L23C01000BE是一款用于評估Renesas Electronics微處理器RZ/G2L “R9A07G044L23GBG”功能和性能的模塊板,同時也可用于評估應用軟件開發。它與RTK9754L23C01000BE的主要區別在于后者使用了Renesas Electronics微處理器RZ/V2L "R9A07G054L23GBG",不過兩者引腳兼容,功能相似。
1.1 特性亮點
- 豐富的外部存儲:配備了2GB的DDR4 SDRAM、512Mb的QSPI閃存和64GB的eMMC內存,為系統提供了充足的存儲空間。
- 靈活的啟動方式:設置了microSD卡插槽,可作為eSD用于啟動系統。
- 穩定的時鐘供應:搭載了5輸出時鐘發生器“5P35023”,確保系統時鐘的穩定性。
- 高效的電源管理:采用PMIC “RAA215300”作為電源電路,為系統各部分提供穩定的電源。
- 高速的網絡連接:集成了以太網PHY,支持10/100/1000Mbps的數據收發。
- 便捷的擴展接口:未使用的端子連接到314引腳、0.5mm間距的連接器,可與載板配合使用,方便進行功能擴展。
- 方便的調試與數據采集:配備了用于ARM Cortex調試的10引腳引腳頭和用于ADC接口的10引腳引腳頭。
1.2 系統配置示例

1.3 詳細特性參數
| 項目 | 詳情 |
|---|---|
| CPU | RZ/G2L |
| 輸入(Xin)時鐘 | 24MHz |
| Arm Cortex - A55時鐘 | 1.2GHz |
| Arm Cortex - M33時鐘 | 200MHz |
| AXI - 總線時鐘 | 200MHz |
| APB - 總線時鐘 | 100MHz |
| 內部內存 | 指令緩存:32KB;數據緩存:32KB |
| 電源電壓 | 1.1V,VO:3.3V |
| 封裝 | 456引腳PBGA 0.5mm間距 |
| 內存 | QSPI閃存:512Mbit 1pc;DDR4 SDRAM:2GB 1pc;eMMC內存:64GB * 1pc |
| 時鐘IC | 時鐘發生器:1pc |
| 以太網IC | 以太網PHY:2pcs |
| 連接器 | microSD卡插槽(4位):1pc;10引腳JTAG引腳頭:1pc;10引腳ADC引腳頭:1pc;SMARC邊緣連接器(314引腳):1pc |
| 開關 | 系統設置DIP開關:2位 |
| 電路板規格 | 尺寸:82mm * 50mm;安裝方式:雙面安裝(6層) |
1.4 外觀展示
RTK9744L23C01000BE的外觀設計緊湊,布局合理。

1.5 模塊板框圖

1.6 布局組件
模塊板的主要組件布局清晰,便于安裝和維護。

1.7 絕對最大額定值
| 符號 | 項目 | 額定值 | 注意事項 |
|---|---|---|---|
| VDD IN | 電源電壓 | 5.25V | 參考:Vss |
| 最大功耗 | 3A | 包括連續RZ SMARC系列載板電流消耗 | |
| Topr | 工作環境溫度 | 0℃ 至 50℃ | 避免暴露在冷凝或腐蝕性氣體中 |
| Tstg | 存儲溫度 | -10℃ 至 60°C | 避免暴露在冷凝或腐蝕性氣體中 |
1.8 工作條件
| 符號 | 項目 | 額定值 | 注意事項 |
|---|---|---|---|
| VDDIN | 電源電壓 | 3.0V 至 5.25V | 參考:Smarc v2.1規范 |
| Topr | 工作環境溫度 | 0℃ 至 40℃ | 避免暴露在冷凝或腐蝕性氣體中 |
二、功能規格
2.1 功能模塊概述
| 章節 | 功能 | 描述 |
|---|---|---|
| 2.2 | MPU | 輸入(Xin)時鐘:24MHz;Arm Cortex - A55時鐘:1.2GHz;Arm Cortex - M33時鐘:200MHz;AXI - 總線時鐘:200MHz;APB - 總線時鐘:100MHz |
| 2.3 | 內存 | QSPI閃存:512Mbit 1pc;DDR4 SDRAM:2GB 1pc |
| 2.4 | 千兆以太網接口 | 通過以太網PHY實現以太網控制器(E - MAC)與LAN連接器之間的連接 |
| 2.5 | ADC接口 | 實現ADC模塊與連接器之間的連接 |
| 2.6 | 時鐘配置 | 系統時鐘配置 |
| 2.7 | 復位控制 | 對RTK9744L23C01000BE上安裝的RZ/G2L進行復位控制 |
| 2.8 | 電源供應配置 | RTK9744L23C01000BE和RTK97X4XXXB00000BE的系統電源供應配置 |
| 2.9 | PMIC | 實現RZ/G2L與PMIC之間的連接 |
| 2.10 | 調試接口 | 實現調試接口與連接器之間的連接 |
| 2.11 | SD/MMC主機接口 | 實現SD/MMC主機接口(SDHI)通道0與microSD卡插槽之間的連接 |
2.2 MPU
2.2.1 RZ/G2L概述
RTK9744L23C01000BE搭載了64位微處理器RZ/G2L,其與CPU時鐘(最大1.2 GHz)同步運行。
2.2.2 RZ/G2L引腳功能列表
| RZ/G2L的引腳功能豐富多樣,涵蓋了電源、信號輸入輸出、通信等多個方面。詳細的引腳功能列表如下: | 引腳位置 | 引腳名稱 | 引腳功能 | 描述 | SMARC引腳編號 | SMARC引腳名稱 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| G12 | ABG_ AVDD18 | ABG_AVDD18 | 1.8V,三星自適應體偏置發生器1.8V模擬電源 | |||
| B11 | ABG_NCP_OUT | ABG_NCP_OUT | 通過1uF旁路電容連接到VSS | |||
| …… | …… | …… | …… | …… | …… |
2.3 內存
RTK9744L23C01000BE除了內置的內存外,還配備了QSPI閃存和DDR4 SDRAM作為外部存儲。
2.3.1 QSPI閃存
QSPI閃存由RZ/G2L內置的SPI多I/O總線控制器(SPIBSC)控制,支持66 MHz時鐘頻率下的操作。

2.3.2 DDR4 SDRAM
DDR4 SDRAM由RZ/G2L內置的內存控制器(MEMC)控制,支持16位數據總線寬度和1600Mbps的數據傳輸速率。

2.4 千兆以太網接口
RTK9744L23C01000BE集成了支持RGMII的以太網PHY,該接口符合IEEE802.3 PHY RGMII和IEEE802.3 PHYMII標準。

2.5 ADC接口
模塊板配備了用于連接ADC接口的10引腳引腳頭,可使用6個輸入通道。

2.6 時鐘配置
系統時鐘配置合理,MIPI - DSI接口支持高達Full HD、60fps模式的操作,SD接口支持UHS - I模式的50MB/s(SDR50)和104MB/s(SDR104)。

2.7 復位控制
RTK9744L23C01000BE的DDR4 SDRAM、QSPI閃存、eMMC內存、以太網和調試接口由PMIC的復位信號控制。系統復位分為上電復位和按鈕開關復位兩種類型。 
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