瑞芯微RK3568 USB3.0 HOSTA 原理图与走线Layout设计指南

1. 概述

瑞芯微RK3568是一款高性能、低功耗的处理器，广泛应用于智能终端、边缘计算等领域。其内置的USB3.0控制器支持USB3.0 HOSTA接口，可提供高达5Gbps的数据传输速率。本文将详细介绍基于维芯科WTC-RK3568S核心板，就RK3568 USB3.0 HOSTA接口的原理图设计和走线Layout要点，帮助开发者实现稳定可靠的USB3.0连接。

图一 USB3.0 HOSTA

2. 原理图设计

1.1 电源设计

VBUS供电: USB3.0 HOSTA接口需要为连接的设备提供VBUS电源，典型电压为5V。建议使用独立的DC-DC电源芯片为VBUS供电，并预留足够的电流余量（至少1A）。

1.2 信号连接

差分信号对: USB3.0 HOSTA接口包含两对差分信号：TX+/TX- 和 RX+/RX-。需要将RK3568的USB3.0 HOSTA接口的差分信号引脚与USB连接器的对应引脚正确连接。

单端信号: USB3.0 HOSTA接口还包含一些单端信号，例如VBUS、D+、D-、ID、GND等。需要将这些信号与USB连接器的对应引脚正确连接。

1.3 ESD防护

为了增强USB3.0 HOSTA接口的ESD防护能力，建议在差分信号线上添加ESD防护器件，例如TVS二极管。另外D+、D-信号线上增加2.2R的电阻能够一定程度上保护芯片。USB3座子所有信号都必须增加TVS管，TVS器件尽可能靠近USB连接器放置。对于SSTXP/N，SSRXP/N信号，TVS的最大结电容不应超过0.4pF。

图二 RK3568 USB3.0连接图

3. 走线Layout设计

3.1 差分信号走线

●阻抗控制: USB3.0差分信号的特性阻抗为90Ω。需要使用阻抗计算工具计算PCB走线的宽度和间距，并使用阻抗测试仪器进行验证。

● 等长走线: SSTXP/N，SSRXP/N差分对应严格遵循差分规则走线。例如，必须保持相同的长度、相同的宽度、相同的层和固定的线距，并尽可能保持对称，对内线长延迟控制在12mil以内。

● 减少过孔: 尽量减少差分信号线上的过孔数量，过孔会引入阻抗不连续和信号反射。SSTXP/N和SSRXP/N尽量走在TOP层，必须要换层时，不得超过2个过孔，并靠近信号过孔放置对称的缝合地孔，缝合地孔和信号过孔中心距不得超过30mil，走线拐角尽量用弧线或者钝角，不能为直角或锐角。

避免交叉: 避免差分信号线与其他信号线交叉，特别是高速信号线。

3.2 电源走线

加粗走线: VBUS和VDDIO电源走线需要加粗，以减小阻抗和压降。

添加滤波电容: 在VBUS和VDDIO电源引脚附近添加适量的滤波电容，以滤除电源噪声。

3.3 地平面

●完整地平面: 保持完整的地平面，为信号提供良好的回流路径。SSTXP/N，SSRXP/N信号的参考层需要为完整的地平面，避免出现连续的过孔阻断信号的回流路径的情况

●分割地平面: 如果需要分割地平面，需要使用磁珠或0欧姆电阻将不同地平面连接起来。

4. 其他注意事项

●仿真验证: 可以使用信号完整性仿真工具对USB3.0 HOSTA接口的信号完整性进行仿真验证，确保信号质量满足要求。

●测试验证: 在PCB板制作完成后，需要使用示波器等仪器对USB3.0 HOSTA接口的信号进行测试验证，确保信号质量符合规范。

●共模电感：在USB差分信号上预留共模电感，提供改善EMI一个手段

5. 总结

RK3568 USB3.0 HOSTA接口的原理图和走线Layout设计需要遵循一定的规范，以确保信号完整性和系统稳定性。本文介绍了RK3568 USB3.0 HOSTA接口的原理图设计、走线Layout设计以及其他注意事项，希望能够帮助开发者更好地完成相关设计工作。

杭州维芯科电子有限公司作为专业的主板设计公司，在USB3.0的使用上较为成熟，欢迎随时联系维芯科，我司提供的自主设计RK3568核心板，稳定可靠的工控机。

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