Intel x86 Carrier Board — Overview

Dự án này là một bo mạch carrier (mở rộng) dùng để gắn một coreboard Intel x86. Coreboard cung cấp CPU, chipset, bộ nhớ và các tín hiệu I/O thô; nhiệm vụ của bo mạch carrier là biến những tín hiệu thô đó thành các giao tiếp vật lý của một chiếc PC thực thụ.

Mục tiêu là tích hợp các giao tiếp PC phổ biến xung quanh coreboard:

PCIe (mở rộng / NVMe)
M.2 Key-E cho Wi-Fi / Bluetooth
HDMI / DisplayPort (xuất hình)
eDP / LVDS (màn hình nội bộ, tùy chọn)
USB (2.0 và 3.x)
SATA (lưu trữ)
Audio (codec + jack)
LAN (Ethernet)
Đầu vào nguồn kiểu ATX
Tín hiệu quản lý nguồn (nút nguồn, PSON, power-good, đèn LED, EC/GPIO)

Bo mạch được thiết kế trên KiCad, gia công tại JLCPCB, với stackup nền tảng 6 lớp, kiểm soát trở kháng (controlled-impedance).

ghi chú

Đây là trang định hướng tổng quan. Phần công việc chi tiết được chia ra các trang con:

mẹo

Bạn mới làm quen với quy trình PCB ở đây? Hãy bắt đầu từ PCB Design hub, đọc lướt qua common mistakes, và đọc fabrication & ordering trước khi chốt stackup. Để có cái nhìn ở cấp độ sản phẩm, xem building a product.

Kiến trúc hệ thống

Thiết kế được chia thành một bo mạch carrier chính cộng với một vài bo con (daughterboard) bên ngoài kết nối qua cáp FPC.

Bo mạch carrier chính

Chứa mọi thứ cần đặt gần coreboard:

Bản thân coreboard (các connector board-to-board)
Nguồn vào, chuyển đổi, và các rail mux/standby
Socket M.2 (Key-E Wi-Fi/BT)
Codec audio và jack
Các cổng USB
Các slot / connector PCIe
Các header (nguồn, điều khiển, debug)
Các connector FPC đi tới các bo con
Mạch điều khiển (trình tự cấp nguồn, logic LED/PSON, phần ghép nối EC/GPIO)

Các bo con bên ngoài

Được đưa ra khỏi bo chính để tiết kiệm không gian và cách ly các connector:

Bo con HDMI — kết nối qua cáp FPC 26 chân
Bo con SATA — kết nối qua FPC

Giao tiếp với coreboard

Bo carrier cấp nguồn chính (đặc biệt là 12V) cho coreboard. Đổi lại, coreboard đưa ra các giao tiếp mà carrier phải phân phối (fan out):

Interface	Mục đích
DDI1 HDMI/DP	Ngõ xuất video số chính
LVDS / eDP	Tấm màn hình nội bộ
PCIe / PEG	Các lane mở rộng / đồ họa
SATA / PCIe mux groups	Lưu trữ hoặc PCIe, chọn theo từng nhóm
USB	Các cổng 2.0 và 3.x
HDA audio	Liên kết High Definition Audio tới codec
SMBus / I2C	Bus điều khiển tốc độ thấp
SPI BIOS	Firmware khởi động
UART	Serial / debug
GPIO / FAN / EC	Điều khiển đa dụng, quạt, embedded controller
LPC	Bus legacy / EC
Power-management signals	PSON, power-good, nút nhấn, đèn LED, trạng thái nguồn

Thứ tự ưu tiên trong thiết kế

Hãy làm bo mạch theo đại khái thứ tự sau — các mục trước ràng buộc cách bố trí mặt bằng (floorplan) và stackup, nên hãy chốt chúng trước:

Routing PCIe & tốc độ cao (xác định cách đặt linh kiện và các mặt phẳng tham chiếu)
Đầu vào nguồn / mux / các rail standby
HDMI / DDI & USB
M.2 Key-E Wi-Fi / BT
SATA / FPC
Audio (ALC662 + TRRS)
GPIO / EC / SMBus / UART / LPC

Các khu vực rủi ro cao

cẩn thận

Đây là những phần dễ gây ra phải làm lại bo (respin) hoặc không khởi động (non-boot) nhất. Hãy dành thêm thời gian rà soát và dự trù thời gian cho chúng:

Routing vi sai PCIe — khớp chiều dài, trở kháng 85Ω, liên tục mặt tham chiếu
Routing HDMI / DDI — cặp vi sai 90Ω, xử lý AUX/HPD/DDC
Routing USB 3.x — vi sai 90Ω, toàn vẹn cặp SuperSpeed
Trình tự cấp nguồn / standby — đúng thứ tự rail và đúng miền standby (luôn bật)
Cấu hình SATA / PCIe mux — sai strap = sai chế độ = chết cổng
Liên tục dòng điện trở về khi đổi lớp — mỗi via tín hiệu cần một đường trở về gần đó / stitching

Các quyết định quan trọng

Chủ đề	Quyết định
Nguồn chính	Carrier cấp 12V chính cho coreboard
Stackup	Nền tảng 6 lớp JLCPCB kiểm soát trở kháng
Trở kháng vi sai HDMI	Vi sai 90Ω
Trở kháng vi sai PCIe	Vi sai 85Ω
Trở kháng vi sai USB 3.x	Vi sai 90Ω
Wi-Fi / BT	Module M.2 Key-E
Audio	Codec ALC662 + jack TRRS
Đường HDMI	Qua bo con DDI1 + FPC 26 chân
Đường SATA	Có thể đi qua FPC, nhưng xử lý như tín hiệu tốc độ cao kiểm soát trở kháng
LVDS / eDP	Có thể để NC (không kết nối) nếu không có màn hình nội bộ
PEG	Không dùng nếu không có GPU rời
LPC	Không dùng nếu không có EC / thiết bị legacy
SATA / PCIe mux	Mỗi nhóm chọn một chế độ (SATA hoặc PCIe), không phải cả hai

Kiểm chứng từ tài liệu coreboard

cẩn thận

Không được giả định bất kỳ điều nào dưới đây — hãy xác nhận từng mục theo datasheet / schematic / tài liệu BIOS của coreboard trước khi routing hay đặt gia công. Giả định sai ở đây là nguyên nhân phổ biến nhất khiến bo không khởi động hoặc tối màn.

Kiến trúc hệ thống
Thứ tự ưu tiên trong thiết kế
Các khu vực rủi ro cao
Các quyết định quan trọng
Kiểm chứng từ tài liệu coreboard

Kiến trúc hệ thống​

Bo mạch carrier chính​

Các bo con bên ngoài​

Giao tiếp với coreboard​

Thứ tự ưu tiên trong thiết kế​

Các khu vực rủi ro cao​

Các quyết định quan trọng​

Kiểm chứng từ tài liệu coreboard​