靈活替換、無懼缺芯，ARM工控板中的模組化設計

2022年是充滿不確定性的一年，物料價格上漲、交期延長等問題將持續影響產品交付。如何從設計環節儘量減少影響呢？下文將以HDG2L-IOT為例，介紹ARM工控板中的模組化設計。

HDG2L-IOT是基於瑞薩RZ/G2L 雙核A55處理器設計的高性價工控板，其WIFI、乙太網、USB、音訊、4G/5G等部分採用模組化設計，理念是自由搭配、靈活替換。

圖1  HDG2L-IOT

• 乙太網模組

模組採用郵票孔設計，板載千兆PHY、晶振等外圍電路，模組設計可相容支援KSZ9031、YT8521、AR8031、RTL8211等高度整合的乙太網收發器，符合10BASE-Te，100BASE-TX和1000BASE-T IEEE 802.3標準，提供10Mbps，100Mbps或1000Mbps的強大接收和傳送功能。

圖2  乙太網模組

• USBHUB模組

郵票孔設計，板載USB HUB晶片，輕鬆完成4路USB擴充套件，支援USB熱插拔功能。 模組中的HUB晶片可選擇FE1.1、FE2.1、USB2514、USB5744等，併相容支援USB2.0、USB3.0通訊協議。

圖3  USBHUB模組

• WiFi模組

Wifi通訊場景豐富、需求廣泛，此處設計相容USB介面與SDIO介面WIFI模組，可覆蓋市面上大部分常見的WIFI 模組。對於藍芽&WIFI一體模組、2.4G&5G Wifi模組可做到輕鬆適配。

HDG2L-IOT採用RTL8723、RTL8821、RTL8188等高速USB通訊介面相容設計， 可選單WIFI、WiFi+藍芽整合式模組。

圖4  WIFI模組

• 音訊模組

音訊部分主要IC為WM8960，它是一款低功耗立體聲編解碼器，採用 D 類揚聲器驅動器，可在 8 W 負載下為每通道提供 1 W 功率。該模組採用郵票孔設計，整合了完整的麥克風介面和立體聲耳機驅動器。此外，同型別功能的音訊晶片還有TLV320，可做到模組化相容替換。

圖5  音訊模組

• 5G/4G介面模組

當前市面上可插拔式4G模組大都為MiniPCIE介面，可插拔式5G模組絕大部分為M.2介面（MiniPCIE介面較少）。為做到根據不同應用需求靈活選用5G或4G模組，此處設計M.2與MiniPCIE相容介皮膚。

圖6  5G/4G介面模組

總結：面對多樣化的需求及緊張的原材料供應形式，模組化設計可以做到自由搭配、靈活替換，特別是小規模量產的產品有明顯交期、成本優勢。