Raspberry Pi Zero W ist Gewinner des Best Presentation Award

Anlässlich der CDNLive EMEA wurde von den Besuchern die beste Präsentation gewählt. Es gewann Roger Thornton von Raspberry Pi für die PCB Design und Analyse Präsentation Ihres kostenoptimierten Designs Ihres neuesten Modells, des Raspberry Pi Zero W.

Roger Thornton von Raspberry Pi (Mitte) bei der Awardverleihung
Roger Thornton von Raspberry Pi (Mitte) bei der Awardverleihung

Das Board-Design für den winzigen und dennoch robusten Computer, mit dem man beispielsweise Apps wie YouTube betreiben kann, wurde mit Cadence Allegro PCB Tools durchgeführt. Gegenüber dem Vorgängermodell Raspberry Pi Zero sollte das neue Modell bei einem Preis von gerade einmal 10 USD auch über Bluetooth und WiFi verfügen.

Das Design des Boards war einigen strengen Constraints unterworfen. Die Board-Größe sollte wie beim Vorgängermodell nur 30 x 65 mm betragen, es sollte wie schon erwähnt zusätzlich über WiFi und Bluetooth verfügen und dafür mit einer Antenne auf dem PCB versehen werden. Die Fertigungskosten sollten so gering wie möglich gehalten und die wichtige Marke von 10 USD nicht überschritten werden. Dies wurde beispielsweise durch die identischen Testpunkte wie beim Vorgängermodell erreicht.

Beim Vergleich der beiden Boards ist zu erkennen, dass die Bauteile für das neue Modell durch deutlich kleinere Bauteile ersetzt wurden, die aufgrund der Constraints auch neu platziert werden mussten. Ein wesentliches Merkmal von Allegro half dabei entscheidend, denn mit Allegro ist es möglich, ein Bauteil oder eine funktionale Bauteilgruppe ein paar Millimeter zu bewegen, ohne das Routing neu vornehmen zu müssen, da es automatisch angepasst wird. Bereits für das ähnliche Modell Raspberry Pi 3 hatte man mit Allegro gute Erfahrungen gemacht und konnte nun durch Design Reuse davon profitieren.

Raspberry Pi Zero (oben) und Zero W (unten) im Vergleich
Raspberry Pi Zero (oben) und Zero W (unten) im Vergleich (Bildquelle: https://community.cadence.com/cadence_blogs_8/b/breakfast-bytes/archive/2017/04/24/raspberry-pi-w)

Für Roger Thornton ist das Modell Zero W ein wahrer Beleg dafür, was mit leistungsstarken Tools unter Berücksichtigung aller Designregeln erreicht werden kann.

Das Kostenziel wurde durch mehrere Iterationen zwischen Schaltplan und Layout erreicht. Obwohl der Schaltplan relativ einfach ist, wurde jedes Bauteil in Frage gestellt, und was für ein funktionierendes Board nicht gebraucht wurde, musste entfernt werden. Zum Beispiel wurden aus Platz- und Kostengründen statt zwei Abblockkondensatoren nur einer mit einem anderen Wert verwendet. Die Cadence Tools unterstützen solche Iteration sowohl im Stromlaufplan als auch im Layout und bringen Schaltungsänderungen direkt wieder ins Layout.

Ein weiteres Ziel des Designs war eine so kurze Produktionszeit wie nur möglich. Da das Board nicht über THT-Komponenten verfügt beschränkt sich die Fertigung auf Pick-and-Place auf nur einer Bestückungsseite und einen Reflow-Durchgang.

Roger Thorntons Fazit: Ohne die Tools von Cadence wäre man nicht in der Lage gewesen, diese beeindruckende Preisreduzierung bei gleichem Formfaktor zu erreichen.

Lesen Sie hier eine ausführliche Beschreibung zum Design des Raspberry Pi Zero W auf Englisch: https://community.cadence.com/cadence_blogs_8/b/breakfast-bytes/archive/2017/04/24/raspberry-pi-w

Roger Thornton explains what challenges the team faced

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