Raspberry Pi3 wifi & Bluetooth

combo chip 분석

Pi3에 부착된 BCM43438에 대한 H/W(PCB연결) 분석 해봤습니다.

관련회로도나 pin layout을 찾지 못해서 기존에 분석했던것 처럼, detaching후 연결도를 먼저 확인했습니다.

BCM43438이라는 정보만으로는 자료를 찾아봐도 어떤 part를 사용했는지 정확하게 알수 없습니다. 다행히 구글 진을 찾아 보니, BCM43438KUBG라고 나옵니다. 물론 이것만 가지고 추가로 글링해서 찾아 봤지만 상세한 정보를 얻지 못했습니다.(회로도, pin layout등...)

노력끝에 Broadcom 커뮤니티에서 찾기는 했는데, 최근에 다시 들어가서 찾아보니 자료가 나오지 않습니다. 아마도 삭제한것 같기도합니다. 2016년 6월에 받아 놓은 자료를 올려 놓겠습니다.

(Data sheet)4343W.pdf

(Ref_Design)BCM94343WWCD1_1_Rev04.pdf

BCM94343WWCD1_1_Rev04.DSN

관련회로도는 위의 BCM94343WWCD1_1_Rev04.pdf를 열어보면
BCM94343WWCD1_1은 BCM4343W WLBGA + STM32F411로 구성되어 있는 DevKit인듯합니다. STM32F411은 관심 밖이므로 제외하고, BCM4343W WLBGA와  BCM43438KUBG의 차이점을 알아야 하는데,  우선 wifi combo chip을 제거후 PCB 상의 Ball 배치도와 BCM4343W WLBGA data sheet상 Mechanical information을 비교해 봤습니다.

 좌측이 PCB상의 ball 배치이고 우측이 BCM4343W WLBGA 의 Ball 배치인데 74 ball로  BCM43438KUBG 보다 많다는 것을 알 수 있습니다. (붉은색 화살표) 그외에 핀들은 배치가 동일한 것으로 보아서 BCM43438KUBG는 BCM4343W WLBGA 의 Lite 버전임을 예측할 수 있습니다. 실제로 그런지 추가 조사를 해봤습니다.

1) 정상 보드에서 GPIO 값을 읽어보면 wifi와 연결된 부분은 아래와 같이 확인됩니다.

BANK1 (GPIO 28 to 45):
  GPIO 28: level=0 fsel=6 alt=2 func=PCM_CLK
  GPIO 29: level=1 fsel=6 alt=2 func=PCM_FS
  GPIO 30: level=0 fsel=6 alt=2 func=PCM_DIN
  GPIO 31: level=0 fsel=6 alt=2 func=PCM_DOUT
  GPIO 32: level=1 fsel=7 alt=3 func=TXD0
  GPIO 33: level=1 fsel=7 alt=3 func=RXD0
  GPIO 34: level=0 fsel=7 alt=3 func=SD1_CLK
  GPIO 35: level=1 fsel=7 alt=3 func=SD1_CMD
  GPIO 36: level=1 fsel=7 alt=3 func=SD1_DAT0
  GPIO 37: level=1 fsel=7 alt=3 func=SD1_DAT1
  GPIO 38: level=1 fsel=7 alt=3 func=SD1_DAT2
  GPIO 39: level=1 fsel=7 alt=3 func=SD1_DAT3

2 ) 다음으로 위의 GPIO 번호별로 PCB 상태의 ball 위치와 연결된 부분을 확인해봅니다.

3 ) 이것을 다시 BCM4343W WLBGA의 Data sheet상에 있는ball map과 비교하면 일치 여부를 알 수 있습니다. 확인 결과 동일했습니다.

(Ref_Design)BCM94343WWCD1_1_Rev04.pdf의 Schematic 참조하여 정리해 보면 다음과 같습니다.

관련 사이트에서 제공된 아래 BOM을 참고하고 위의 회로도와 연계해서 정리하면 아래 사진과 같습니다. (detaching 전/후 비교) 

(BOM)100-129295-0010_Rev04.xls

손품을 좀 팔기는 했지만, Raspberry Pi3의 Wifi & Bluetooth combo chip이 어떻게 연결되었는지는 확인이 되었습니다.

이칩을 알리 익스프레서에서 구매해서 조립해 보았는데(개당 5달러 구입) 동작하지 않았습니다. chip이 문제일 수도 있으나, 30여개중에서 하나도 동작하지 않는 것으로 봐서는 다른 문제가 있는듯합니다.

구매해서 동작시키는 일은 하지 마시기 바랍니다. 돈,시간,건강에 아주 않좋은 영향을 미칩니다. ㅠ.ㅜ

BCM2836 vs BCM2837 pin layout 비교(PCB 상태)

이전 자료에서 Raspberry Pi BCM2835 vs BCM2836을 비교해 보았는데, LPDDR2가 분리되어 있어서 BCM2835 대비 BCM2836의 Pin 수가 많아 진것을 확인할 수 있었습니다.

그렇다면, Raspberry Pi3에 적용된 BCM2837과는 어떤 차이가 있을까요?

아래 사진을 보면, "둘사이의 차이는 없다" 입니다.

좀더 확대해서 보면 알 수있는데, 부품 배치가 약간 달라지기는 했지만, Pin 배열은 동일하다는 것을 확인할 수 있었습니다.

즉, BCM2836의 pinout과 PKG 정보만있다면 BCM2837은 굳이 정보를 찾아 보지 않아도 된다는 의미입니다.(물론 성능은 BCM2837이 좋습니다..)

여전히 가장 큰 문제는 BCM2836, BCM2837을 시중에서 구할 수 없다는 것입니다. 물론 구한다 해도 제가 조립해 본 결과 동작하지 않습니다. ㅠ.ㅜ

왜 일까요?

원인은 잘모르지만, 현상적으로는 OS가 BCM2836을 인식하지 못하는 것으로 나타납니다.(나중에 시간이 허락하면 정리해 보겠습니다.)

그러니, 왠만하면 야매(?)로 구해서 만들어 볼 생각은 하지 않는 것이 정신건강과 경비 절약, 그리고 시간을 아끼는데 도움이 됩니다. ^^

Raspberry Pi2 vs Pi3 SDRAM 비교

Raspberry Pi 2와 Pi3에 적용된 SDRAM(LPDDR2)가 동일한 것인지 확인해 봤습니다. 확인 방법은 부품을 때어내고 BCM283X와 연결된것이 동일한가?와 PCB 배치가 동일한가?로 검증했습니다.

제시된 SPEC과 동일하게 같은 제품을 사용하고 있습니다.

PCB 부품 배치와 연결도 동일합니다.

JEDEC 표준과 Micron사에서 제공한 SPEC와 비교했을때도 역시 동일합니다만...

Datasheet상의 pin 정의와 실제 PCB상 연결에 일부 차이가 있음을 확인했습니다.

(1) VDD1으로 정의된 Pin을 실제로는 사용하지 않았습니다.(N22) VDD1이 여러개이므로 하나쯤 NC 처리해도 문제가 되지는 않을것 같습니다만..정확하게 어떤 이유인지는 모르겠지만 연결하지 않은 특징이 있습니다.

(2) JEDEC STD에는 VSS로 처리되어 있으나, 실제 PCB상에서는 사용하지 않는 VSS핀이 4개 있습니다. VSS역시 여러개 있으므로 다 연결하지 않아도 되므로 제외한것이 아닌가 생각됩니다.

BCM 2835 vs BCM 2836 pin layout 비교

이전에 정리했던 BCM2835에 대한 정보와 비교해서 BCM 2836 Pin layout에 대해 분석해봤습니다.

Raspberry Pi2 보드에서 BCM 2836 detech후 보드의 pin 배열을 비교해 봤습니다.

기존 BCM2835의 경우 SDRAM이 CPU에 올라가 있는 SoC 형태인데 반해서 Raspberry Pi2의 BCM2836의 경우 SDRAM이 분리되어 있어서 관련 signal 라인이 추가되어야 하므로 pin 수가 많이 늘어 난 것을 알 수 있습니다.

(전면) Raspberry Pi2 -  BCM2836 before detaching

(전면) BCM2836 after detaching

(후면) 1G LPDDR2 - ELPIDA사 제품(지금은 Micron사임)

(후면) 1G SDRAM after detaching ( 1GB DRAM EDB8132B4PB-8D-F )

(SDRAM)

168-Ball PoP Single-Channel FBGA – 2 x 4Gb Die, 12mm x 12mm

Raspberry Pi 모델별 비교 및

 BCM2835 정보

라즈베리파이를 활용하는 사람들을 둘로 나눠 보라고 하면, 사서 쓰는 사람과 오픈된   Schematic을 응용하여 새롭게 제작하려는 사람으로 나눌수 있을 것입니다.

여기서 정리하고 싶은 부분은 후자를 위한 것으로 신규로 보드를 만들고 싶다면

라즈베리파이에 들어가는 SoC(Broadcom BCM2835, 2836, 2837)에 대해서 이해하는 것은 필수 입니다. (아래 테이블 참조)

Raspberry Pi 2 (BCM2836), Pi3(BCM2837)을 제외한 모든 제품(5개)에 들어 가는 SoC(CPU,GPU,DRAM)는 BCM2835입니다.

BCM2835은 BCM2836,2837에 비해 속도나 성능이 떨어지지만 DRAM이 함께 들어가 있어서 작게 만드는데 매우 유리합니다.  (PoP stack)

무료로 제공하는 OS를 활용하므로 특별하게 수정할 부분도 없으며, H/W만 잘 만든면 어떠한 활용도 가능합니다.

결국, BCM2835 Pinout만 안다면 여러가지 형태로 변형이 가능합니다. 문제는 package에 대한 spec이 있어야 하는데 이부분이 빠져있다는 것입니다.(datasheet참조) (Ball/pin pitch 정보 - PCB 제작시 반드시 필요)

다행히도 DXF 파일 오픈해 놓았습니다. 이것을 측정해 보면 Ball size와 각종 규격을 확인할 수 있습니다.

Multi Camera Adapter Module for Raspberry Pi

라즈베리파이는 카메라를 하나밖에 사용할 수 없지만(CSI : Camera Serial Interface -1개) 이것을 극복할 수 있는 방법이 있습니다.

Arducam에서 만든 Multi Camera Adapter Module이 있어서 최대 16개까지 장착이 가능합니다. 물론 동시 동작은 아니고 순차 동작입니다.

기본적으로 1개 구입하면(국내 6만 천원 - 가치창조기술, 샘플전자 판매) 4개까지 콘트롤이 가능하고 4개 구입하면 16개까지 사용할 수 있습니다.

멀티카메라 어뎁터 모듈의 전면에 카메라 A.C, 후면에 B,C를 연결하게끔 되어 있습니다. 아래 사진 참조 바랍니다.

사용하는 BUS SW chip은 표기가 되어 있지 않아서 어떤 것인지는 알수가 없군요.

일부러 복제하지 못하도록 공개하지 않은듯 합니다만, 성능은 좋습니다.

아래의 보드 전면에 보면, 우측 하단에 있는 DIP SW에 셋팅된 위치에 따라 라즈베리파이의 GPIO 연결이 결정되고 이는 보드의 동작 순서를 결정하게 됩니다.

아래 좌측하단의 10pin 연결은 보드를 적층으로 쌓아 올릴때 반드시 연결되어야 합니다. 각 보드는 CSI(Camera Sirial interface)와 연결됩니다. 보드 1개만 사용시는 불필요 합니다. 

라즈베리파이 카메라 1개 사용시 3개의 GPIO를 사용하고(GPIO 7, 11, 12) 16개 사용시 9개의 GPIO를 사용합니다. 아래 좌측에 있는 DIP sw 테이블의 GPIO 번호와 우측에 있는 source code에 있는 gp.setup의 괄호속 번호는 라즈베리 파이의 GPIO번호가 아니고 라즈베리파이 J8 Header 번호입니다. 즉 GPIO 7->Header 7번

GPIO 11 --> Header 11(실제 GPIO 0번), GPIO12 -> Header 12 (GPIO 1)을 의미하므로 혼동하면 동작하지 않습니다.