FRDM - IMX93開發(fā)板深度解析：從硬件到應(yīng)用的全方位指南

引言

在嵌入式開發(fā)領(lǐng)域，一款性能出色且成本合理的開發(fā)板對(duì)于開發(fā)者來說至關(guān)重要。NXP的FRDM - IMX93開發(fā)板就是這樣一款產(chǎn)品，它為開發(fā)者提供了一個(gè)低功耗、高性能的平臺(tái)，能夠快速驗(yàn)證和開發(fā)基于i.MX 93應(yīng)用處理器的項(xiàng)目。本文將從硬件概述、功能描述、配件使用等多個(gè)方面對(duì)FRDM - IMX93開發(fā)板進(jìn)行詳細(xì)解析，希望能為電子工程師們的設(shè)計(jì)工作提供有價(jià)值的參考。

文件下載：NXP Semiconductors FRDM-IMX93 開發(fā)板.pdf

一、FRDM - IMX93開發(fā)板概述

1.1 整體定位

FRDM - IMX93開發(fā)板是一款低成本的入門級(jí)開發(fā)平臺(tái)，旨在以小巧且經(jīng)濟(jì)的封裝展示i.MX 93應(yīng)用處理器的常用功能。它能幫助開發(fā)者在投入大量資源進(jìn)行特定設(shè)計(jì)之前，先熟悉該處理器的特性。

1.2 硬件框圖

這個(gè)硬件框圖直觀地展示了開發(fā)板各個(gè)部分的連接關(guān)系，為我們理解其整體架構(gòu)提供了基礎(chǔ)。

1.3 開發(fā)板特性

1.4 開發(fā)板外觀及接口

開發(fā)板提供了多個(gè)角度的圖片，包括頂面視圖、頂面連接器、板載開關(guān)按鈕和LED、底面視圖等，方便我們直觀地了解其物理布局。同時(shí)，文檔還詳細(xì)介紹了各個(gè)連接器、按鈕、DIP開關(guān)和LED的功能和位置。

• 連接器：不同類型的連接器分布在開發(fā)板的不同位置，如USB 2.0 Type C、RJ45、HDMI等，每個(gè)連接器都有其特定的功能和連接方式。
• 按鈕：K2和K3為用戶按鈕，可用于自定義用例。
• DIP開關(guān)：有4位（SW1）、2位（SW3）和1位（SW4）DIP開關(guān)，用于控制啟動(dòng)模式、CAN接口信號(hào)和CAN分割終端RC濾波器等。
• LED：有PWR LED（紅色，指示3.3 V電源狀態(tài)）、RGB LED（可通過用戶應(yīng)用控制）、LED GREEN（綠色，指示W(wǎng)LAN狀態(tài)）和LED ORANGE（橙色，指示藍(lán)牙狀態(tài)）。

二、FRDM - IMX93功能描述

2.1 處理器

i.MX 93應(yīng)用處理器具有強(qiáng)大的性能，其雙Arm Cortex - A55 + Arm Cortex - M33核心架構(gòu)以及NPU的加入，使其在智能物聯(lián)網(wǎng)、多媒體等領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力。它還提供了多種內(nèi)存和外設(shè)接口，方便連接各種設(shè)備。

2.2 電源供應(yīng)

2.3 時(shí)鐘

2.4 I2C接口

2.5 啟動(dòng)模式和啟動(dòng)設(shè)備配置

2.6 PDM接口

處理器的脈沖密度調(diào)制（PDM）麥克風(fēng)接口支持PDM/MQS，連接到3.5 mm音頻插孔P15。

2.7 LPDDR4x DRAM內(nèi)存

開發(fā)板配備1個(gè)1 Gig × 16（1通道 × 16 I/O × 1排名）的LPDDR4X SDRAM芯片，共2GB RAM。同時(shí)，還介紹了從LPDDR4X遷移到LPDDR4的兩種方法，一種需要硬件重新焊接，另一種可以通過軟件配置PMIC來實(shí)現(xiàn)。

2.8 SD卡接口

目標(biāo)處理器有三個(gè)uSDHC模塊，i.MX 93處理器的uSDHC2接口連接到開發(fā)板上的MicroSD卡插槽P13，支持4位SD3.0 MicroSD卡。

2.9 eMMC內(nèi)存

eMMC內(nèi)存連接到i.MX 93處理器的uSDHC1接口，支持eMMC 5.1設(shè)備，是開發(fā)板的默認(rèn)啟動(dòng)設(shè)備。

2.10 M.2連接器和Wi - Fi/藍(lán)牙模塊

開發(fā)板支持M.2/NGFF Key E迷你卡75針連接器P8，默認(rèn)情況下信號(hào)連接到板載Wi - Fi模塊。若要使用該M.2插槽，需要重新焊接一些電阻。同時(shí)，文檔還給出了M.2迷你卡連接器的引腳定義。

2.11 三無線電模塊接口

開發(fā)板上的三無線電（Wi - Fi 6、藍(lán)牙5.4和802.15.4）模塊與目標(biāo)處理器的SD2、UART5、SAI1和SPI3控制器接口。該模塊的兩個(gè)天線引腳連接到U.FL連接器P9和P10（默認(rèn)未安裝），并且與M.2連接器共享一些接口線，通過零歐姆電阻進(jìn)行信號(hào)選擇。

2.12 CAN接口

i.MX 93處理器支持CAN模塊，開發(fā)板上其中一個(gè)控制器連接到高速CAN收發(fā)器TJA1051T/3，通過10針2x5 2.54 mm連接器P12連接到物理CAN總線。CAN_TXD和CAN_RXD信號(hào)復(fù)用在GPIO_IO25和GPIO_IO27上，通過2位DIP開關(guān)SW3控制，還可以通過SW4控制CAN分割終端RC濾波器。

2.13 USB接口

i.MX 93應(yīng)用處理器有兩個(gè)USB 2.0控制器，開發(fā)板上一個(gè)用于USB2.0 Type - C端口（P2），另一個(gè)用于USB2.0 Type - A端口（P17）。此外，還有一個(gè)USB Type - C PD連接器（P1）用于供電，一個(gè)USB Type - C連接器（P16）用于系統(tǒng)調(diào)試。

2.14 攝像頭接口

i.MX 93處理器的MIPI CSI - 2接收器支持最多2個(gè)數(shù)據(jù)通道，MIPI CSI - 2信號(hào)連接到FPC連接器P6，可連接相機(jī)模塊。

2.15 MIPI DSI

i.MX 93處理器支持MIPI顯示串行接口（DSI），最多支持四個(gè)通道，分辨率可達(dá)1080p60或1920x1200p60。MIPI DSI信號(hào)連接到FPC連接器P7。

2.16 HDMI接口

i.MX 93處理器支持四數(shù)據(jù)通道LVDS TX顯示，信號(hào)通過LVDS到HDMI轉(zhuǎn)換器IT6263連接到HDMI連接器P5。

2.17 以太網(wǎng)

i.MX 93處理器支持兩個(gè)千兆以太網(wǎng)控制器，開發(fā)板通過Motorcomm YT8521SH - CA以太網(wǎng)收發(fā)器（U713、U716）連接到RJ45連接器（P3、P4），支持RGMII。每個(gè)以太網(wǎng)端口有唯一的MAC地址，并且在開發(fā)板上有清晰的標(biāo)識(shí)。

2.18 擴(kuò)展連接器

開發(fā)板上有一個(gè)40針雙排針連接器P11，用于支持I2S、UART、I2C和GPIO連接，可以用于訪問各種引腳或插入附件卡。

2.19 調(diào)試接口

開發(fā)板有兩個(gè)獨(dú)立的調(diào)試接口：

• SWD接口：i.MX 93處理器的兩個(gè)SWD信號(hào)連接到標(biāo)準(zhǔn)3針2.54 mm連接器P14。
• USB調(diào)試接口：使用CH342F芯片將USB轉(zhuǎn)換為雙UART，通過USB Type - C連接器P16進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。安裝驅(qū)動(dòng)后，PC會(huì)枚舉兩個(gè)COM端口，分別用于Cortex - A55和Cortex - M33系統(tǒng)調(diào)試。

2.20 開發(fā)板勘誤

文檔中說明開發(fā)板目前沒有勘誤信息，這對(duì)于開發(fā)者來說是一個(gè)好消息，說明開發(fā)板的設(shè)計(jì)相對(duì)穩(wěn)定。

三、與配件配合使用

3.1 7英寸Waveshare LCD

• MIPI DSI接口連接：在LCD端和開發(fā)板端分別按照特定的FPC電纜方向插入FPC電纜。
• I2C連接：按照文檔中的連接圖進(jìn)行I2C信號(hào)線的連接。
• 軟件配置更新：在U - Boot階段使用特定命令替換默認(rèn)的dtb文件，以支持Waveshare LCD。

  3.2 5英寸