将SPI NOR Flash改板为SD NAND需要从硬件设计、软件驱动到生产验证的全流程调整,以下是具体步骤和关键注意事项:
接口与封装适配
移除SPI NOR Flash:取消原SPI NOR Flash的封装焊盘,释放PCB空间。
SD NAND封装设计:SD NAND通常采用LGA-8或WSON-8封装(尺寸约6×8mm),需重新设计PCB焊盘布局,并优化信号走线(如CLK、CMD尽量短且少用过孔)。
接口切换:
SDIO模式:若主控支持SDIO接口,需连接CMD、CLK、DAT0-DAT3(4-bit模式)或仅CMD、CLK、DAT0(1-bit模式)。
SPI模式:连接CLK、MOSI、MISO、CS四线,适用于资源受限的主控。
电源与地线处理
确保SD NAND的中间GND焊盘通过多个过孔连接到PCB地平面,以提升散热和信号完整性。
协议模式切换
SD模式初始化:需配置时钟(0-400KHz初始阶段)、发送CMD0/CMD8/CMD55等指令序列,完成SD卡协议初始化。
SPI模式初始化:发送CMD0进入SPI模式,配置时钟速率(≤25MHz),并通过CMD58等指令验证电压兼容性。
设备树与内核配置
修改设备树(如board.dts
),关闭原SPI控制器,启用SDIO或SPI接口。
内核配置中启用MMC/SD驱动(CONFIG_MMC
),并关闭SPI NOR相关驱动(如CONFIG_MTD_SPI_NOR
)。
文件系统与分区调整
若原系统使用JFFS2/UBIFS(针对NOR Flash),需切换为FAT32/ext4等适合块设备的文件系统。
焊接要求
回流焊:推荐峰值温度245°C±5°C,确保LGA封装焊盘充分接触。
手工焊接:使用热风枪均匀加热(350°C),避免局部过热损坏芯片。
可靠性测试
电气测试:验证CLK、CMD信号波形无畸变,确保接口通信正常。
环境测试:进行高低温循环(-40°C~85°C)和振动测试,验证工业级稳定性。
基础功能测试
读写性能:使用工具(如dd
)测试连续读写速度(目标:读取≥23.5 MB/s,写入≥12.3 MB/s)。
兼容性验证:确保Windows/Linux/嵌入式系统均可识别SD NAND的容量和文件系统。
转接板过渡测试
在正式改板前,可通过转接板将SD NAND插入原SD卡槽,快速验证兼容性。
通过以上步骤,可实现从SPI NOR Flash到SD NAND的平滑过渡。