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K510_CRB_V1.2_Hardware_Guide.md

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    K510 CRB V1.2 Hardware Guides

     

文档版本：V1.0.0

发布日期：2022-03-15

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北京嘉楠捷思信息技术有限公司 网址：canaan-creative.com 商务垂询：[email protected]

# 前言 **文档目的** 本文档为K510 sdk的配套文档，旨在帮助工程师了解 k510 sdk的编译和烧录。

读者对象

本文档（本指南）主要适用的人员：

  • 软件开发人员
  • 技术支持人员

修订记录 修订记录累积了每次文档更新的说明。最新版本的文档包含以前所有版本的更新内容。

版本号 修改者 修订日期 修订说明
V1.0.0 AI 产品部 2022-03-15
**目 录**

[toc]

1 概述

  K510 CRB是针对Canaan Kendryte K510 AI芯片开发的集参考设计、芯片调试和测试、用户产品开发验证一体的硬件开发平台，用于展示K510芯片强大的算力和功能等。同时为客户提供基于K510芯片的硬件参考设计，使客户不需修改或只需要简单的修改参考设计的模块电路，就可以完成以K510芯片为核心的产品硬件开发工作。

  K510 CRB支持K510芯片的硬件开发、应用软件设计、调试和运行等，因为考虑到不同的使用环境，对芯片进行全功能验证，所以各种接口齐全，设计相对完整。K510 CRB可以通过USB线缆与PC进行连接，作为一个基本开发系统使用，或实现更完全的开发系统和演示环境，连接如下设备和部件：

  • 电源

  • TF Card存储设备

  • MIPI DSI LCD显示屏

  • MIPI CSI摄像头模组

  • DVP摄像头模组

  • 以太网网线

  • HDMI显示屏

  • 耳机或喇叭

  • 拓展备件

图 1-1 K510 CRB 渲染图 
**禁止事项**
  1. 禁止带电插拔核心模组及外围模块！
  2. 禁止在没有经释放静电或无静电防护的措施下直接操作本产品。
  3. 禁止使用有机溶剂或者腐蚀性液体清洗本产品。
  4. 禁止进行敲打、扭曲等可能造成物理损伤的操作。
**注意事项**
  1. 请注意对人体进行静电释放后，再操作本产品，建议佩戴静电手环。
  2. 操作前请确认底板的供电电压和适配器电压在本文档所描述的允许范围内。
  3. 设计前请务必阅读本文档及工程文件中的注意事项。
  4. 注意产品在高温、高湿、高腐蚀环境下使用需要进行散热、排水、密封等特殊处理。
  5. 请勿自行维修、拆解，否则将无法享受免费的售后服务。

1.1 系统框图

  系统框图用于描述K510 CRB的设计原理和各部件之间的关系，以让K510 CRB的使用和开发人员，能够对整个系统的架构和原理有一个直观的认识。

  关于K510功能详情，请参考《K510 Full Datasheet》。

图 1-2 K510 CRB组成
图 1-3 K510 CRB 系统框图

  K510 CRB开发套件主要包括以下部件：

部件 数量
K510 CRB主板 1
USB type C线缆 2
Micro USB OTG线缆 1
MIPI DSI显示屏,分辨率1920x1080 1
MIPI CSI摄像头子板，板载Sony IMX219 image sensor 两颗 1
亚克力保护外壳 1

1.2 功能概述

  K510 SDK是以buildroot为基本框架，以K510 linux kernel（linux版本4.17.0），u-boot（u-boot版本2020.01），riscv-pk-k510

  K510 CRB V1.2（如果没有特殊声明，本文档后续描述的CRB的版本都是V1.2）的主要功能如下：

  • PMIC：电源管理
  • 32 bit LPDDR3EE,总容量512MByte
  • 8bit eMMC，总容量4GByte
  • QSPI NAND,总容量 128MByte
  • TF Card：支持外部扩展TF卡存储。
  • USB OTG：系统升级使用，支持Host/Device切换
  • SDIO WIFI：支持无线上网功能和蓝牙连接
  • Audio：支持语音输入输出
  • PDM MIC：VAD唤醒功能
  • Uart &JTAG Debug: 开发板Debug使用
  • Video Input: 双路MIPI CSI 2lane摄像头输入
  • Video Output: MIPI DSI 4lane,1080P显示屏
  • RGMII：千兆以太网连接
  • HDMI: 高清晰度多媒体接口
  • 拓展接口：电源、GPIO、I2C、SPI
  • 按键、指示灯

2 硬件资源介绍

2.1 整体效果图

图2-1 主板正面图
图2-1 主板背面图

2.2 结构与接口示意图

图2-3 主板正面各器件位置
图 2-4 主板背面

2.3 电源框图

  K510 CRB使用DC-5V作为整板的输入电源，为K510 CORE 核心模组提供DC-5V，同时通过两个DC-DC为底板的其他外设提供1.8V和3.3V两路电源。

2.4 I2C设备地址

表2-1 I2C设备地址表
名称 管脚(SCL、SDA) 地址 备注
触摸屏 IO_103、IO_102 0x14或0x5D
HDMI IO_117、IO_116 0x3B
Audio Codec IO_117、IO_116 0x1A
MIPI CSI Camera0 IO_120、IO_121 0x10
MIPI CSI Camera1 IO_47、IO_48 0x10

2.5 原理图

  K510 CRB开发板对应的参考原理图请在release处下载。

3 开发板各部分介绍

3.1 核心模组

  在使用K510 CRB进行学习和开发之前，建议先参考K510手册中芯片的详细架构，这样可以对K510的供电、存储、计算资源和外设等有更深入的了解，有利于芯片方案的熟悉和开发。K510 核心板如图3-1。

图3-1 K510 Core核心模组

3.2 输入电源

  K510 CRB使用外部5V供电，板载了两个USB type C接口，都可以为开发板进行供电，其中UART接口用于连接电脑，电脑的USB接口只能提供500mA电流，在遇到供电不足时，请同时使用适配器在DC:5V处供电。接口如下图所示。

图3-2 电源输入接口

注：限定使用5V电源，在使用快充适配器时，尽量不要同时连接手机等其它设备，以免造成快充适配器错误输出高于5V的电源，导致开发板电源部分损坏。   使用K2 拨动开关进行上电和掉电的操作，如下图所示。

图3-3 电源开关说明

3.3 存储设备

  K510 CRB 板载了多种存储设备，包括DDR、eMMC、NAND Flash和TF Card。

3.3.1 eMMC

  K510 CRB板载的一颗4G Bytes的eMMC存储器，位于核心模组上，可以用于存储启动代码和用户文件等数据。

图3-4 eMMC存储器

3.3.2 NandFlash

  K510 CRB 板载了128M Bytes的NAND Flash存储器，可以用于存储启动代码和用户文件等数据。

图3-5 NAND Flash存储器

3.3.2 TF卡

  K510 CRB 板载了TF卡座，可以外接TF卡，用于存储启动代码和用户文件等数据。

图3-6 TF卡座

3.4 按键

  K510 CRB板载了两颗用户轻触按键，用户可以对轻触按键进行自定义编程，作为系统输入触发或软件相关的其他功能等。

图3-7 按键

3.5 指示灯

  K510 CRB板载了一颗发光二极管，直接连接到了K510芯片的GPIO管脚上。

  K510 CRB板载了一颗彩色发光二极管WS2812，直接连接到了K510芯片的GPIO管脚上。

  对两颗指示灯进行自定义编程点亮或熄灭，可以作为系统输出或软件相关的状态指示等功能。

图3-8 指示灯

3.6 启动模式和复位

  K510 CRB板载了多种存储设备，通过配置启动时 BOOT0 和 BOOT1 两个管脚的电平来选择启动模式，0和1代表低电平和高电平。

  PCB上通过下图所示的拨码开关选择启动模式，核心模组设计时已对 BOOT0 和 BOOT1 做了上拉设计，拨码开光上标记ON的一侧代表相应位拉低有效，ON对应的另一侧OFF代表上拉有效。

  K510 通过 BOOT0 和 BOOT1 两个硬件管脚的状态决定芯片启动模式，启动模式选择如下表所示。

表2-1 启动模式
BOOT1 BOOT0 启动方式
0(ON) 0(ON) 串口启动
0(ON) 1(OFF) SD卡启动
1(OFF) 0(ON) NANDFLASH启动
1(OFF) 1(OFF) EMMC启动
图3-9 复位开关和启动模式拨码开关

  K510 CRB板载复位按键为图3-9 中的K2，按下可实现系统的硬件复位操作。

3.7 Audio 输入输出

  K510 CRB使用了nuvoton公司的音频编解码器芯片NAU88C22，实现语音的输入和输出功能。包括一颗板载麦克风、标准3.5mm耳机插座和2P扬声器接口。

图3-10 Audio

3.8 USB OTG插座

  K510 CRB 板载USB OTG插座，可以用来实现USB host/device功能。

图3-11 USB-OTG座

3.9 UART接口

  K510 CRB为了方便用户开发和调试，板载了USB->UART接口，可以通过PC-USB线缆对K510进行UART串口通信和调试等操作。初次使用可能会需要加载驱动，详见4.2节。板载UART接口如下图所示。

图3-12 USB-UART接口

3.10 WIFI/BT模组

  K510 CRB 板载了一颗WIFI/BT二合一模组AP6212，用于拓展开发板进行网络的连接和蓝牙的通信功能，板载接口如下图所示。

图3-13 WIFI/BT模组

3.11 以太网

  K510 CRB 板载千兆以太网座，K510通过RGMII接口外接PHY芯片实现。板载接口如下图所示。

图3-14 以太网接口

3.12 hdmi 输出

  K510 CRB板载HDMI-A母座，可以通过标准HDMI线缆连接外置显示屏，使用K510的mipi dsi接口输出转换实现。板载接口如下图所示。

图3-15 HDMI接口

注意：因为HDMI和1080P TFT显示屏都是使用mipi dsi驱动，所以只能二选一显示，无法同时使用，切换通过控制管脚GPIO来选择其中之一输出。

3.13 Video In

  K510 CRB通过0.8mm 间距板对板连接器，将MIPI CSI、DVP、电源和部分GPIO等进行了引出，用于实现不同场景和不同需求情况下的摄像头输入。板载接口如下图所示。接口定义如下表所示。

图3-16 Video IN接口 表3-2 Video IN接口定义
编号 定义 编号 定义
1 VDD_5V 60 GPIO_1V8_59_DVP_D12
2 VDD_5V 59 GPIO_1V8_58_DVP_D11
3 VDD_5V 58 GPIO_1V8_50_DVP_D3
4 VDD_5V 57 GPIO_1V8_51_DVP_D4
5 GND 56 GPIO_1V8_60_DVP_D13
6 GND 55 GPIO_1V8_55_DVP_D8
7 MIPI_CSI_D0_P 54 GPIO_1V8_61_DVP_D14
8 MIPI_CSI_D0_N 53 GPIO_1V8_52_DVP_D5
9 GND 52 GPIO_1V8_47_DVP_D0
10 MIPI_CSI_CLK0_P 51 GPIO_1V8_56_DVP_D9
11 MIPI_CSI_CLK0_N 50 GPIO_1V8_53_DVP_D6
12 GND 49 GPIO_1V8_57_DVP_D10
13 MIPI_CSI_D1_P 48 GPIO_1V8_48_DVP_D1
14 MIPI_CSI_D1_N 47 GPIO_1V8_54_DVP_D7
15 GND 46 GPIO_1V8_64_DVP_HREF
16 MIPI_CSI_D2_N 45 GPIO_1V8_49_DVP_D2
17 MIPI_CSI_D2_P 44 GPIO_1V8_65_DVP_DEN
18 GND 43 GPIO_1V8_66_DVP_PCLK
19 MIPI_CSI_CLK1_N 42 GPIO_1V8_62_DVP_D15
20 MIPI_CSI_CLK1_P 41 GPIO_1V8_63_DVP_VSYNC
21 GND 40 GPIO_1V8_82
22 MIPI_CSI_D3_N 39 GPIO_1V8_67
23 MIPI_CSI_D3_P 38 GPIO_1V8_68
24 GND 37 GPIO_1V8_72
25 MIPI_CSI_I2C_SCL 36 GPIO_1V8_73
26 MIPI_CSI_I2C_SCA 35 GPIO_1V8_74
27 GND 34 GND
28 GND 33 GND
29 1V8 32 3V3
30 1V8 31 3V3

注意：外部连接时注意所连接管脚的电平范围，防止错误的电压输入永久性损坏K510芯片。

3.14 Video Out

  K510 CRB板载了0.5mm间距30P的翻盖下接FPC连接器，用于连接外部的LCD显示屏，板载接口如下图所示。接口定义如下表所示。

图3-17 Video Out接口 表3-3 Video Out接口定义
编号 定义 编号 定义
1 GND 16 MIPI_DSI_D1_N
2 GND 17 MIPI_DSI_D1_P
3 VDD_5V 18 GND
4 VDD_5V 19 MIPI_DSI_CLK_N
5 VDD_3V3 20 MIPI_DSI_CLK_P
6 VDD_3V3 21 GND
7 GND 22 MIPI_DSI_D0_N
8 TOUCH_1V8_I2C_SCL 23 MIPI_DSI_D0_P
9 TOUCH_1V8_I2C_SDA 24 GND
10 TOUCH_1V8_INT 25 MIPI_DSI_D3_N
11 TOUCH_1V8_RST 26 MIPI_DSI_D3_P
12 GND 27 GND
13 MIPI_DSI_D2_N 28 MIPI_DSI_LCD_RST
14 MIPI_DSI_D2_P 29 MIPI_DSI_LCD_EN
15 GND 30 GND

3.15 拓展接口

  为了方便用户进行自定义拓展功能的实现，在K510 CRB上预留了30P的2.54mm拓展排针，引出了包括电源和部分GPIO，用户可通过软件iomux操作，将I2C、UART、SPI等硬件资源映射到相应的GPIO上，以实现相应功能的外部连接和拓展。板载接口如下图所示。详细定义如下表所示。

图3-18 40P排针拓展接口 表3-4 拓展接口定义
编号 定义 编号 定义
1 VDD_1V8 2 GND
3 VDD_1V8 4 GND
5 VDD_3V3 6 GND
7 VDD_3V3 8 GND
9 VDD_5V 10 GND
11 VDD_5V 12 GPIO_1V8_95
13 GPIO_3V3_114 14 GPIO_3V3_115
15 GPIO_1V8_92 16 GPIO_1V8_96
17 GPIO_1V8_105 18 GPIO_1V8_107
19 GPIO_1V8_104 20 GPIO_1V8_106
21 GPIO_1V8_118 22 GPIO_1V8_119
23 GPIO_1V8_93 24 GPIO_1V8_94
25 GPIO_3V3_125 26 GPIO_3V3_124
27 GPIO_3V3_127 28 GPIO_3V3_126
29 GND 30 GND

注意：外部连接时注意所连接管脚的电平范围，防止错误的电压输入永久性损坏K510芯片。

4 开发板使用

4.1 安装驱动

  K510 CRB板载了CH340E来实现USB-UART通信功能，所以在使用前，需要先安装对应的驱动。

  使用资料包中的驱动程序或者在如下地址进行下载安装即可。

  http://www.wch.cn/product/CH340.html

4.2 固件烧录

  请参考K510_SDK_Build_and_Burn_Guide文档。

4.3 开关机

  1）安装电源线和USB调试线。

  2）拨码开关选择从TF卡启动。

  3）按照3.2节所示的方法拨动开关进行上电。

4.4 串口调试

  驱动安装完成后，对K510 CRB进行上电操作，这时候，在PC的设备管理器-端口中会出现端口。

  使用串口调试工具，打开设备所的端口号，波特率115200。

  如下图所示，设备为“COM6”，具体以PC设备管理器中显示的情况为准。

图4-1 驱动安装完成后的设备管理器

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