Forum: Platinen ARM Platine wie Raspberry Pi selber entwickeln


von Tobias B. (helmuttobias_b)


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Hallo zusammen, ich bin mit meiner Elektronik seit 8 Jahren relative 
eingerostet und die alten Dinge aus meiner lehr Zeit bringen mit nichts 
mehr.

Daher ich würde gerne eine Platine wie das RaspBerry Pi Entwerfen 
allerdings im Ghz bereich und würde mich über ein paar Infos freuen.

Meine Fragen sind primär.

Was für eine Layout Software eignet sich dafür?

Gibt es Vorgefertigte "Pads" der Prozessoren in/oder für die Software?

Welche RAM-Chip Typen eigenen sich?

In wie weit muss ich dabei auf Induktivität und Kapazitäten zwischen den 
Leiterbahnen (RAM, HDMI, USB, Netzwerk, etc.), und den Leiterbahn längen 
(also die Toleranz wo eine Bahn mal länger oder kürzer sein kann) 
achten?

Gibt es noch Dinge zu beachten die ich oben nicht erfragt habe?


Und bitte nicht auf kleine Mirco Controller verweisen mit 90 Mhz oder 
der Art, davon habe ich in meiner Lehrzeit mehr als genug gebaut und ASM 
auf einem SIEMENS MVA gelernt gehabt.
Und die kosten für das Platinen ätzen und löten lassen (in diesem Fall) 
sind nicht relevant auch wenn sie mich beides übertrieben je 1000€ 
Kostet.

Herzlichen Dankim voraus und freundliche Grüße Tobi

PS: Rechtschreiben ist nicht meine Stärke, weshalb ich auch Elektroniker 
wurde.

: Gesperrt durch Moderator
von Christian B. (luckyfu)


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Ganz ehrliche Meinung: Ohne entsprechendes Vorwissen halte ich es für 
extrem Unwahrscheinlich, daß das mehr als nur ein Frustprojekt wird.
Gerade die Ram Anbindung ist nicht außer Acht zu lassen, die 
Stromversorgung muss gut durchdacht sein. USB, HDMI, Ethernet, alles 
differentielle Signale die besondere Rountings und Lagenaufbauten 
fordern um genug Störreserve für einen sicheren Betrieb zu haben.

Als Layoutsoftware gibt es so einiges, ich selbst kenne jedoch nur einen 
kleinen Ausschnitt (Egale, Altium, Mentor Graphik Pads) Solch ein 
Projekt würde ich nur mit den beiden Letztgenannten machen, da du nur 
dort überhaupt die Chance hast die Differentiellen Signale vernünftig zu 
routen, was nicht nur das absolut parallele Verlegen sondern auch das 
Längenmatching angeht. Die Preise für die Software sind aber >> 1000€
Das Matching ist besonders beim Ram als kritisch einzustufen.
WWenn du dabei Mist baust ist der Fehler u.U. schwer auszumachen. Ebenso 
verhält es sich mit der Spannungsversorgung der Speicher. Ich hatte 
schonmal den Fall, daß eine Spannungsversorgung nicht ideal war. Das 
Problem Zeigte sich dann in sporadischen Programmfehlfunktionen die 
erstmal nicht zuzuordnen waren.

Wenn du ohne Erfahrung und ohne geeignete Software so ein Projekt 
stemmst wirst du mit hoher Wahrscheinlichkeit kein funktionierendes 
Board erhalten. Da du mit Sicherheit ein 4+ Lagenaufbau benötigst sind 
die 1000 Euro (je nach Platinengröße und gefertigter Stückzahl) im 
Zweifel schon beim 3. Versuch aufgebraucht.

Was bewegt dich dazu so ein Board selbst bauen zu wollen anstatt es 
fertig zu kaufen?

Was die Software angeht: Üblicherweise gibt es fertige Parts bei allen 
Systemen. Im Zweifel ist aber das komplette Selber Anlegen sinnvoll. So 
ein Bauteil kann man, ohne eine Datenbank) in 20-30 Min anlegen

von asdf (Gast)


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Ich habe wirklich keine Ahnung von hohen Frequenzen, aber es scheint 
nicht so trivial zu sein:
http://olimex.wordpress.com/2012/05/28/imx233-olinuxino-micro-doube-side-design-works-at-full-speed/
Dort gingen nicht mal 133MHz aufs erste.
Wenn du aber schon mal 90Mhz Signale erfolgreich geroutet hast dann 
ignoriere meinen Einwand einfach.

von Zorg (Gast)


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Tobias B. schrieb:
> Und die kosten für das Platinen ätzen und löten lassen (in diesem Fall)
> sind nicht relevant auch wenn sie mich beides übertrieben je 1000€
> Kostet.


Jaha aber 1 Fehler reicht und Du hast diese Kosten direkt nochmal.

von Tobias B. (helmuttobias_b)


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Erstmal Danke ich für die schnelle Antwort und vor allem die guten und 
Sachlichen Antworten.

Also wie ich auf die Idee komme, ursprünglich habe ich 
Kommunikationselektroniker Funk, Zivil beim Bund gelernt. Und danach war 
ich bei ehemaligen Fujitsu-Siemens in der Mainboard Reparatur. Naja und 
jetzt nach langer zeit wollte ich wieder mal ein Sehr Schweres Projekt 
starten, um zu sehen wie weit ich komme, wo ich im Bereich der 
"Digitalen-Hochfrequentz" und "Computer-Technik" noch lernen muss und 
dafür brauche ich ein Ziel das für die meisten zu hoch gesteckt scheint, 
aber genau dieser Reiz des "nicht schaffbaren" aber noch möglichen ist 
das was mich antreibt.

Zu den Kosten, es soll auch mehr ein Papier Projekt sein erst mal, und 
wenn das dann mal auf dem Papier fertig ist so das man auch nicht mehr 
viel rechnen kann, dann werde ich mich mal schlau machen wie das ganze 
erstmal Simuliert werden kann und wenn dass auch klappt, dann werde ich 
mal das Urlaubs Geld riskieren und einen Prototyp herstellen lassen.

Und auf die frage wieso nicht kaufen, weil ich schon einen Raspberry Pi 
habe und einfach der Kauf nicht die Neugierde stillen kann, sonst währen 
wir alle nicht hier wenn wir nur fertiges kaufen würden.

Dazu gibt es bestimmt auch viele weitere die vielleicht gerne mehr 
wissen wollen über das ganze, Lehrlinge, Studenten, Amateure Funker oder 
einfach nur so neugierige.

von 123 (Gast)


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Steckbrettchen mit LED

Wenn du die zum Blinken bekommst - melde dich nochmal!

Dann gehen wir zu schritt 2 von 25602125


Nee Nee

123

von 1234 (Gast)


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Hallo Tobias

Ich glaube, das Projekt hat schnell mal einen ordentlichen Umfang, 
gerade dann, wenn du noch Simulationstools etc. erlernen musst. Die 
Datenblätter der Mikroprozessoren haben sich auch gewaschen. Vom 
Layouting gar nicht reden.

Ich würde es also als Expermiment sehen.

Wenn du es angehst, dann wäre doch gut, wenn du dafür einen Blog 
einrichtes. Es gibt bestimmt auch einige Spezialisten, die nicht alles 
für sich behalten und dir weiter helfen oder Überlegungen anstossen. 
Dadurch kämst du auch an viele nützliche Informationen / Erfahrungen, 
die in der Literatur oft gar nicht zu finden sind und kannst deine 
Ressourcen gezielter einsetzen. Gerade auch die Planung von so einem 
Projekt benötigt viel Erfahrung. In einem Blog könnten viele Leute 
mitmachen/.lesen und würden profitieren.

Da du bzgl. Entwicklungstools noch vollkommen offen bist würde ich diese 
erst dann aussuchen, wenn die Anforderungen feststehen. Ich nehme aber 
an, wenn du einen Mercedes bauen möchtest, tust du dir mit 
Mercedes-Tools leichter.

Grüsse und mach mal!

Geri

von Omega G. (omega) Benutzerseite


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So unrealistisch ist das nicht, sowas durchzuziehen. Du brauchst nur 
genug Zeit und Motivation, auch wenn was nicht funktioniert.

Ich habe was ähnliches vor einer Weile durchgezogen. Es ist zwar "nur" 
ein 450 MHz Prozessor, aber auch mit SDRAM, USB2.0, Ethernet, LVDS etc. 
Von der Idee bis zum fertigen Board (mit Betriebssystem Linux) ist zwar 
ein weiter Weg mit vielen Problemen, aber es ist durchaus machbar.

Das nächst anspruchsvollere Projekt ist schon geplant, scheitert aber 
momentan an der fehlenden Zeit.

Such dir eine CPU aus, die du problemlos beschaffen kannst, der Rest 
drumherum ergibt sich dann daraus was die CPU bietet, was du haben 
willst und wofür noch Platz ist. (Beschaffbarkeit vorausgesetzt)

von Christian B. (luckyfu)


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Tobias B. schrieb:
> Zu den Kosten, es soll auch mehr ein Papier Projekt sein erst mal, und
> wenn das dann mal auf dem Papier fertig ist so das man auch nicht mehr
> viel rechnen kann, dann werde ich mich mal schlau machen wie das ganze
> erstmal Simuliert werden kann und wenn dass auch klappt, dann werde ich
> mal das Urlaubs Geld riskieren und einen Prototyp herstellen lassen.

Das Entflechten derartiger Signale hat weniger mit Rechnen denn mit 
Erfahrung zu tun. Klar kann man Schaltungen Simulieren, aber die 
Simulation geht von idealen Layoutbedingungen aus. (Sie hat ja auch 
keine Chance etwas anderes als das zu Grunde zu legen).
Es gibt natürlich auch eine Layoutsimulationsmöglichkeit (z.B. 
Hyperlynx). Allerdings muss man dafür schon sehr viel Wissen aufbringen 
um dort sinnvolle und vor allem Aussagekräftige Informationen zu 
erhalten.
Außerdem unterschätzt du vermtulich den Part Entflechten total. Wichtig 
ist dabei von Anfang an auf das Richtige Programm zu setzen. Für OrCAD 
gibts z.B. eine 30 Tage Testversion. Ich bezweifle jedoch, daß du es 
schaffst dich in 30 Tagen in die Bedienung einzuarbeiten und dieses 
Projekt zu Beenden.
Du kannst natürlich ein derartiges Design auch mit Eagle machen. Das 
kostet erstmal nichts, solange du die LP Beschränkungen einhälst. 
Allerdings halte ich es für unwahrscheinlich, daß dabei auch nur 
annähernd etwas Sinnvolles herauskommt.
Das Entflechten von Platinen im GHz bereich ist nunmal nichts, was man 
so nebenbei macht. Ohne einen Mentor, der die Erfahrung hat die dir 
fehlt, wird das mit 98%-iger Sicherheit nichts.

Sicherlich mag es einen anspornen sein Ziel etwas höher zu stecken. Nur 
läuft man dabei Gefahr, daß man mittendrin die Lust verliert und das 
Ganze hinschmeisst. Diese Gefahr ist hier definitiv abzusehen.

von Rene B. (themason) Benutzerseite


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Hallo Tobias,

einen Raspberry nachzubauen nur "etwas" schneller ist an und für sich 
ein schönes Ziel. Aber ich denke ebenfalls das das ein wenig zu hoch 
gesteckt ist.
Halte dir vllt mal vor Augen das beim Raspberry der Speicher auf der CPU 
"geklebt" ist. Dieses Stacking erleichtert das Design ungemein, da die 
Speicheranbindung bei den Geschwindigkeiten enorm aufwendig ist.
Die CPU inkl Speicher bekommt man aber als Privatanwender nicht.
Du bist also gewzungen das Routing zwischen CPU und Speicher selbst zu 
machen. Allein dieser Teil dürfte wie schon erwähnt enorm schwierig 
werden sofern man keine Software hat die einem viele Dinge abnimmt 
(Leitungslängen und Leitungsimpendanzanpassung). Vor allem wenn du sagst 
das du du die CPU im GHz Bereich rennen lassen willst (ok, der Speicher 
muß ja u.u. "nur" 400-800MHz können, aber das ist schon mehr als nur mal 
eben gemacht). Simulation ist sicherlich hilfreich, aber die nötige 
Erfahrung um sowas zu machen hat man nicht mal eben. Gerade wenn du 
sagst das eine Elektronik-Erfahrungen eingerostet sind.
Aber warum reichen dir denn "kleine" Mikroprozessoren mit "nur" 90MHz 
nicht ?
Ich denke wenn du nicht gerade von der Pike auf einen HD-Video-Player 
nebst 3D-Rendering zusammenschrauben willst dürften die meisten 
Anwendungsfälle ebensogut mit einer 90MHz CPU laufen.
Und nur um "was zum spielen" zu haben wäre ein 
Raspberry-Clone-Projekt-in-schneller sicherlich ein wenig übertrieben.
Und ich denke mit 1000€ kommst du bei so einem Projekt nicht weit.

von Sebastian (Gast)


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Ich denke, um den Frustfaktor klein zu halten, sollte man die 
Stapelchip-Problematik erst mal rausnehmen und vielleicht eine Nummer 
kleiner anfangen, mit ARM9 statt ARM11 - auch da läuft Linux drauf, und 
mit ca. 400 MHz kann man auch was anfangen.
Die früher im Thread diskutierte Lösung von Olimex ist ziemlich 
bestechend, weil die das auf einer Zweilagenplatine hinkriegen, indem 
sie ganz auf BGA verzichten. Auch "Gnublin" von Embedded Projects, hier 
im Shop zu finden, ist ein Board, das trotz BGA einem "Keep it simple" 
Prinzip folgt.

Da es ja offensichtlich nicht nur ein Nachbau sein soll, wie wär's mit 
einem AT91SAM9236-Board für den Anfang? Ich kenne die Dinger von der 
Arbeit, schon die Speicheranbindung ist eine layouttechnische 
Herausforderung, an die ich mich nicht rantrauen würde. Und die BGAs 
sind häßlich zu löten. Wer sich also berufen fühlt... ein paar 
Musterchips (auch die passenden RAMs) für so ein Projekt könnte ich 
beisteuern.

von Tobias B. (helmuttobias_b)


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Erstmal mit 400 MHz um den dreh  anfangen ist ein gutes Argument wenn 
ich darüber nach denke und währe sehr gut um sich an das Thema Speicher 
Anbindung heran zu tasten, da es aus meiner Sicht der knack Punkt ist an 
der ganzen Sache.

Das angesprochene Problem der Spannung, da mach ich mir weniger sorgen 
erstmal.



@Omega Was für eine Prozessor, welche RAM- Bausteine, Spannungs-Regler, 
etc. Und Welche Entwicklungs-Software hast du verwendet?

Über die Software mache ich mir weniger sorgen von den kosten da ich mit 
meinem Ehemaligen Meister gesprochen habe aus der Lehre und Er sie 
besorgt die ich benötige und sie mir dann über den Bund ausleihen darf, 
bzw. Die Workstation dann nutzen darf, für ein paar gefallen.
Eigentlich hätte ich es lieber für jeden zum Nachahmen gehabt, aber 
alles geht leider nicht.

Zu Stacking, weis jemand zufällig noch ein paar weitere Hersteller die 
den RAM auf den Prozessor "geklebt" haben, kennt da jemand ein paar 
Unterschiedliche Typen, vielleicht lässt sich da auch noch was los 
treten für Interessierte die das Problem umgehen wollen.

BGA und allgemein Löten werde ich dann auch bei einer Firma bei uns 
machen dort Steht der nötige SMD "Backofen" und ein Röntgen Gerät zum 
darunter schauen.
Es geht wirklich in erster Linie um das "Theoretische" das Praktische, 
also Bestücken, Löten und Platine auch mit Mehreren Lagen (Naja hier 
fehlt das Vitamin B) soll noch nicht das Problem dar stellen.

von Arc N. (arc)


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Wenn es doch was schnelleres werden soll, TI bietet einige A8 auch für 
"Normalsterbliche" an: http://www.ti.com/product/am3894
BGA Escape routing mit zwei Signallagen ohne Blind/Buried/Micro-Vias...
http://www.ti.com/lit/an/sprabk6/sprabk6.pdf

von Omega G. (omega) Benutzerseite


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Ich habe einen AM1707 von Texas Instruments verwendet. Passenden 
Speicher von Micron, wobei die eh alle das gleiche Pinout haben. 
Spannungsregler müsste ich nachschauen. Das Layout ist auf 2 Lagen mit 
Eagle erstellt, dafür reicht die kostenlose Version aus!

Einen kurzen Einblick habe ich hier zusammengefasst: 
http://gsg-elektronik.de/?id=119
Und weiter Bilder hier: 
Beitrag "Re: Zeigt her eure Kunstwerke (2)"

von aber hallo (Gast)


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Malzeit.

gestackte Bausteine verwenden viele TI ist einer, Samsung glaub ich auch 
, Barkom (Rasperi PI) auch. Hatt den vorteil, das man sich um den 
spiecher buss nicht gross kümmern muss. weil man ja da nicht mehr viel 
routen kann. Problem ist das IC auf IC stapeln.

BGA ist je nach verwendetem pitch auch nicht gerade zu spassen. gerade 
was das leiterplatten vergigen dann angeht. und die layout programme 
müsten die dazu notwendigen fertigungsprozesse auch unterstützen 
(sacklöcher, .... )

was würd ich mir wünschen.

HDMI 1080P fähig
2x SATA
USB 2.0 oder 3.0 besser (host)
genug RAM
genug flasch on board.
2X GB Ethernet
ggf pci-E
die nötigen steper für sata, ... on board.


nur viele hersteller rücken ihre datenblätter nur gegen NDA raus, lider.

Bei FLASh ggf mal eMMC anschauen, viele MCUs können davon Booten. hatt 
gegenüber sd ein paar vorteile (Spezifikation / Lizenze, 
Datendurchsattz, Jedec genormt, jede menge ggf nützlicher zusatz 
funktionen wie bootpartition, aufteilbarkeit in mehrere partitionen, 
.... ) Nachteil ist ein BGA mit einigen balls und das in finepitch. 
wovon nur 20 eigentlich verwendet werden (wer weiss wozu die restlichen 
200 gedacht waren? RAM on chip? keine ahnung) iNand ist ein alternativer 
markenname,

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