瑞芯微RK3568 PCIe 2.0 接 5G 模块的原理图设计方案

随着5G通信技术的普及，越来越多的嵌入式设备需要支持高速通信，以满足物联网、边缘计算和智能终端的需求。瑞芯微RK3568是一款高性能、低功耗的处理器，集成了PCIe 2.0接口，能够为5G模块提供高带宽和低延迟的连接方案。本文将详细介绍RK3568通过PCIe 2.0接入5G模块的设计与实现。

1. PCIe 2.0 与 5G 模块的关系

5G模块通常需要高速数据传输接口以实现高吞吐量、低延迟的通信能力，而PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）是一种高性能、高带宽的串行接口，广泛应用于各种外设扩展中。针对5G模块，PCIe 2.0具备以下优势：

●高数据速率：PCIe 2.0单通道支持高达 5.0 GT/s（Gbps） 的数据传输速率，能够充分满足5G模块的带宽需求。

●低延迟：PCIe的点对点通信模式大幅降低了数据传输延迟。

●兼容性强：PCIe接口已成为许多5G模块（如Quectel、Fibocom等）的标准通信接口，便于集成。

●灵活扩展：支持多通道扩展，满足不同性能需求。

2. RK3568 的 PCIe 2.0 特性

瑞芯微RK3568作为一款面向物联网和嵌入式应用的SoC（System-on-Chip），其PCIe 2.0接口具有以下设计特点：

●PCIe控制器：支持 1个PCIe 2.1控制器。

●单通道数据速率：每通道支持 5.0 GT/s。

●灵活的设备支持：支持NVMe SSD、5G模块、Wi-Fi模块等多种外设。

●低功耗设计：支持动态电源管理，适用于低功耗场景。

●兼容性强：向后兼容PCIe 1.x设备，支持多种外设模块。

●RK3568的PCIe 2.0接口为连接5G模块提供了可靠的硬件基础。

3. 5G 模块的接口需求

目前主流的5G模块（如Quectel RM500Q、Fibocom FM150、SIMCom SIM8200EA）通常支持以下接口：

●PCIe接口：作为高速数据通信接口，用于与主处理器通信。

●USB 3.0接口：备用接口，适用于低带宽需求。

●UART接口：用于控制信号和调试。

●SIM卡接口：用于插入SIM卡以实现5G通信。

在高性能场景下，PCIe接口是首选，因为它能够提供比USB更高的带宽和更低的延迟。

4. RK3568 接 5G 模块的设计方案

4.1 硬件设计

在硬件设计中，需要将RK3568的PCIe接口与5G模块的PCIe接口相连，本文采用标准M.2接口，同时提供必要的供电、时钟和信号处理支持。

4.1.1 PCIe信号连接

RK3568的PCIe 2.0接口引脚通过走线直接连接到5G模块的PCIe引脚。

确保差分对信号（TX/RX）的走线长度一致，以减少信号失真和干扰。

图一 5G模块M2接口接线图

4.1.2 电源设计

5G模块通常需要 3.8V 的供电，需在设计中加入稳压电源模块。为了确保稳定运行，可以在5G模块的供电端加入必要的滤波电容。本设计采用MPS的MP2145 高效率DCDC作为电源，瞬间电流可达5A

图二 电源设计

4.1.3 SIM卡支持

将SIM卡接口与5G模块连接，用于插入SIM卡以支持5G网络。

图三 SIM卡接口接线图

4.1.4 其他注意

4.2 软件设计

在软件层面，需要对RK3568的Linux系统进行配置，以支持5G模块的正常工作。

PCIe驱动开发

在RK3568的操作系统中加载PCIe驱动，确保5G模块被正确识别。检查PCIe链路状态，确保链路训练成功并达到Gen2速率。

5G模块驱动

根据5G模块厂商提供的驱动程序（如Quectel、Fibocom），在Linux内核中加载相应的驱动。驱动通常包括数据面驱动和控制面驱动，分别负责数据通信和模块配置。

调试与优化

使用dmesg命令查看PCIe和5G模块的初始化日志，检查是否有错误。使用iperf等工具测试5G网络的吞吐量，优化软件配置。

5. 应用场景

RK3568通过PCIe 2.0接口连接5G模块，为以下场景提供了解决方案：

●5G 边缘计算：利用5G的高速低延迟特性，实现边缘计算设备与云端的实时通信。

适用于视频分析、智能安防等领域。

●5G工业物联网（IIoT）：在工业环境中，通过5G模块实现设备间的高速数据传输和远程控制。适用于智能工厂和远程监控场景。

●5G 智能网关：作为物联网网关，RK3568通过5G模块连接云端，处理大量设备数据。

适用于智慧城市和智能家居。

●便携式设备:RK3568与5G模块的结合适用于需要高速通信的便携式设备，如直播设备、便携式路由器等。

6. 设计优势

高性能数据传输：PCIe 2.0提供了高达5.0 GT/s的速率，充分满足5G模块的性能需求。

低延迟：点对点连接模式大幅降低了通信延迟，适合实时性要求高的应用。

灵活扩展：支持多种5G模块（Quectel、Fibocom等），兼容性强。

低功耗设计：通过动态电源管理，优化整体功耗。

总结

瑞芯微RK3568通过PCIe 2.0接口连接5G模块，提供了高性能、低延迟的高速通信解决方案。这种设计不仅满足了物联网、边缘计算等场景对5G通信的需求，还展现了RK3568在灵活性和兼容性方面的优势。通过合理的硬件设计和软件优化，RK3568能够为开发者提供强大的5G通信能力，助力更多智能应用落地。

如果需要进一步的技术支持或参考设计，请随时联系维芯科，我司提供的WTB-RK3568S工控板板载支持M.2接口的5G模块。