Consigli sull'utilizzo delle voci DNI/DNP nella distinta base

Se hai mai osservato la distinta base per un progetto di riferimento o un progetto open source, potresti aver notato un contrassegno particolare ad alcune voci: "DNP" (Do not populate) o "DNI" (Do not include). Queste voci vengono utilizzate per dire al tuo assemblatore di PCB "la scheda nuda è stata progettata per montare questi componenti, ma per favore non includere queste parti nell'assemblaggio finale."

Se ci pensi, ogni componente posizionato nel PCB richiede uno sforzo di posizionamento e routing, che a loro volta richiedono tempo (e denaro se lavori per un cliente). A seconda del conteggio dei componenti nella scheda, potresti trovarti ad avere decine di componenti contrassegnati DNI/DNP nella distinta base. La domanda sorge spontanea: chi progetterebbe mai una scheda con componenti non inclusi nell'assemblaggio finale?

Questo succede quando si ha bisogno di una scheda di prova, o quando si deve poter sostituire un componente con una sua variante. Esaminiamo meglio questi due scenari, dal momento che sono le occasioni più comuni per dover contrassegnare i componenti come DNI/DNP.

Due modi per utilizzare le voci DNI/DNP

Esistono due ragioni piuttosto comuni per cui i componenti DNI/DNP vengono utilizzati nel progetto: per ospitare varianti di un componente e per adattarsi a diverse configurazioni sui componenti. Entrambi i casi si applicano quando i componenti hanno varianti con funzionalità aggiuntive su pin riservati (questo capita spesso su circuiti integrati di grandi dimensioni), o quando un componente ha più pin di configurazione e si desidera adattare configurazioni diverse senza modificare il layout.

Come adattare le varianti e gli aggiornamenti dei componenti

Non tutti i componenti hanno sostituzioni perfette, ma quelli che le hanno potrebbero anche avere funzionalità aggiuntive che richiedono il posizionamento o l'omissione di un componente esterno. Considera due microcontrollori della stessa linea di prodotti: uno è dotato di Flash e SRAM su chip (variante A), mentre l'altro ha solo la SRAM (variante B) e richiede un chip Flash esterno. Per utilizzare questo microcontrollore, dovrai progettare la scheda in modo da supportare la variante B e includere il modulo Flash esterno. Se riuscirai a ottenere uno stock della variante B, potrai posizionarla e marcare come DNP il modulo Flash.

Il vantaggio di questo sistema è di tipo pratico: sarà infatti sufficiente progettare una sola scheda per poterla utilizzare con più varianti di uno specifico componente o circuito. Per passare a una nuova variante, dovrai solo assicurarti di rivedere la distinta base e aggiungere/rimuovere voci secondo necessità.

È comunque necessario considerare due punti importanti. Innanzitutto, le dimensioni del package e i land pattern sul componente di fascia alta rispetto a quello di fascia bassa devono corrispondere. In secondo luogo, le piedinature per i pin riservati devono corrispondere. Questo viene in genere fatto su processori più grandi, dove la variante di fascia bassa di un componente potrebbe avere alcune funzionalità sul chip disabilitate. Questa prassi è molto utile perché offre un componente di riserva nel caso in cui la prima scelta non sia più disponibile.

L'altra opzione potrebbe essere quella di creare un progetto riconfigurabile, permettendoti di evitare di contrassegnare voci sulla distinta base come DNP.

Come realizzare un progetto riconfigurabile

Se osservi alcuni componenti, in particolare i MCU/FPGA o altri circuiti integrati di grandi dimensioni, noterai che hanno pin di configurazione che devono essere collegati all'alimentazione o alla massa, spesso tramite un resistore o un altro componente passivo. Questo non è esclusivo dei processori di grandi dimensioni; componenti a basso numero di pin come regolatori di potenza o i minatori ASIC possono presentare alcune funzionalità di configurazione che vengono attivate posizionando un resistore su VCC/VDD o sul ground. Un progetto con uno di questi componenti può essere reso riconfigurabile contrassegnando alcuni resistori di configurazione come DNP.

Questa è una buona soluzione per creare una sola scheda che può essere prodotta in più sessioni e la cui configurazione può essere modificata con il semplice posizionamento, o contrassegnando come DPN i vari resistori di configurazione. Per creare questo tipo di scheda, è necessario innanzitutto selezionare la giusta configurazione dei resistori in base alle schede tecniche dei componenti. Ci sono un paio di modi per farlo:

• Puoi posizionare tutti i componenti di configurazione, anche se non necessari, e posizionare un resistore da 0 Ohm in serie con ciascun componente di configurazione. Sarà quindi possibile chiudere o aprire tale connessione posizionando/contrassegnando come DPN il componente secondo necessità.
• Oppure, puoi contrassegnare direttamente i vari componenti di configurazione come DPN, lasciando però il rame collegato direttamente al componente di destinazione.

Se non hai voglia di contrassegnare alcuni componenti come DNP, puoi utilizzare un ponticello a 2 pin per ponticellare e aprire una connessione tra un pin di configurazione e PWR/GND, o per aprire/chiudere la connessione tra una configurazione passiva e un pin. In questo caso, è meglio posizionare tutti i possibili componenti di configurazione di cui potresti aver bisogno e utilizzare i ponticelli per abilitare/disabilitare le connessioni con questi componenti. Questa è una pratica comune con le schede di sviluppo e i kit di valutazione.

Non sai quante volte mi sono salvato grazie al posizionamento di resistori e ponticelli da 0 Ohm. A mio parere, i ponticelli sono la scelta migliore per controllare le impostazioni di configurazione DC, in quanto possono anche fungere da semplice punto di prova. Se necessario, è infatti possibile sondarli con un multimetro durante il bring-up (validazione funzionale ed elettrica) per testare immediatamente la scheda.

Ovviamente, questi non sono gli unici modi per utilizzare le voci DNI/DNP, ma dovrebbero bastare per dare un'idea sul loro utilizzo nel layout PCB.

Una volta terminato il layout PCB e marcati i componenti come DNI/DNP negli schemi, sarà quindi possibile esportare rapidamente la distinta base e gli altri file di produzione utilizzando CircuitMaker. Con CircuitMaker, i progettisti possono gestire il posizionamento dei componenti nei loro schemi, e i contrassegni DNP senza bisogno di aggiornare manualmente la distinta base. Tutti gli utenti di CircuitMaker hanno inoltre accesso a uno spazio di lavoro personale sulla piattaforma Altium 365, dove potranno caricare e archiviare i dati di progettazione in una piattaforma cloud sicura, e visualizzare facilmente i progetti con il proprio browser.

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