NVIDIA Jetson系列之“Xavier载板设计之电源”

赞

本文主要介绍NVIDIA Jetson系列之Xavier的载板硬件设计。限于篇幅，本文介绍电源部分，下一篇再介绍对外接口部分。


Xavier属于Jetson系列中算力最高的模组，分为两个版本，详细对比如下表所示：



Jetson AGX Xavier 8GB

Jetson AGX Xavier

GPU

384核Volta GPU（具有48个Tensor核心）

5.5 TFLOPS (FP16)

11.1 TOPS (INT8)

512核Volta GPU（具有64个Tensor核心）

11 TFLOPS (FP16)

22 TOPS (INT8)

DL加速器

(2x) NVDLA引擎

4.1 TFLOPS (FP16)

8.2 TOPS (INT8)

(2x) NVDLA引擎

5 TFLOPS (FP16)

10 TOPS (INT8)

CPU

6核ARM v8.2 64位CPU，8 MB L2+4MB L3

8核ARM v8.2 64位CPU,8 MB L2+4MB L3

内存

8GB 256位LPDDR4x

1333MHz-85GB/s

16GB 256位LPDDR4x

2133MHz-137GB/s

显示接口

三个多模式DP 1.2/eDP 1.4/HDMI 2.0

存储空间

32GB eMMC 5.1

视觉加速器

7通道VLIW视觉处理器

视频编码

6x 4K@30 (HEVC)

8x 4K@30 (HEVC)

视频解码

4x 4K@30 (HEVC)

12x 4K@30 (HEVC)

摄像头

16通道MIPI CSI-2，8通道SLVS-EC

D-PHY (40 Gbps)

C-PHY (64 Gbps)

16通道MIPI CSI-2，8通道SLVS-EC

D-PHY (40 Gbps)

C-PHY (109 Gbps)

UPHY

3x USB 3.1、4xUSB 2.0、1x8或1x4或1x2或2x1 PCIe (Gen3)

3xUSB 3.1、4xUSB 2.0、1x8或1x4或1x2或2x1 PCIe (Gen4)

其他

UART、SPI、CAN、I2C、I2S、DMIC、GPIO

连接

10/100/1000 RGMII

尺寸

100 mm x 87 mm


核心板的温度范围是-25C~80℃，功耗为10W~30W，电源输入为9.0V~20.0V，基本能满足常规的应用，而且NVIDIA对外销售的是模组（当然有量的话NVIDIA也支持基于芯片搭建整个系统），这块操作空间也比较小。但由于载板的温度范围却只有0~50℃，实际应用中受限比较大，因此很多应用场合都会涉及到载板的自行设计。
下图是核心板的实物及框图：



下图是官方载板的实物示意图：


下图是官方载板的框图：



下面就针对自行设计载板进行详细介绍，由于模块集成度已经很高了，整个系统已经搭建好了，自行设计主要关注对外接口和电源两部分，可以参考官方载板的资料。
下面就针对电源部分进行详细介绍。

1、电源

Xavier模块的电源部分框图如下图所示：


整个模块的电源输入包括两种：SYS_VIN_HV和SYS_VIN_MV，HV部分为9~20V，直接从外部输入；MV部分固定为5V，从外部输入转换得到。



下图是官方载板的电源拓扑图：





2、上下电时序

Xavier电源相关引脚比较多，系统对上下电时序有严格的要求。





为了配合上述的时序要求，Xavier载板设计了两种支持的开关机时序实现方式。一种是逻辑电路实现，另一种是单片机程序控制。
Xavier可以支持开机键开机，也可以实现上电自启动。通过开机键的方式，需要上电后按下开机键，系统才会启动。


下面介绍通过逻辑电路实现开关机时序的方式如下图所示：




上图所示的方式也可实现上电自启动，只需要将ACOK信号接地即可。


另一种是通过单片机程控实现开关机时序，详细的框图如下：


单片机的各个IO口的时序控制如下图所示：




以上方式也可实现上电自启动，只需外接电源将ACOK信号拉高即可。上电自启动的时序如下，是通过检测ACOK引脚的上升沿实现的。





关机过程比较简单，长按开机键即可关机，关机的时序如下：


 

3、掉电控制

为了满足掉电时序，需要进行掉电控制。当关机信号发出时，会触发CARRIER_POWER_ON信号拉低，此时去触发DISCHARGE信号，将VDD_1V8,VDD_3V3, VDD_5V and VEE_12V强制接地，当VDD_SRC掉电时，会触发VDDIN_PWR_BAD_N信号，使Xavier触发关机。



 

4、电源监测

主电源的监控采用电源监测芯片TPS3808，当输入信号低到一定阈值时就触发VDDIN_PWR_BAD_N信号，触发Xavier关机。


电流检测使用TI的INA3221，使用的分压电阻均采用4触点电阻（Cyntec的RL1632L4），能有效提高采集精度。


以上就是针对Xavier载板的电源设计的介绍详细可参考官方的文档及设计文件，由于官方设计文件采用的是Cadence17.2版本开发的，此版本不向下兼容16.x，所以还需要安装17.2版本。


支持小编，请点在看