前言

由于在嵌入式學(xué)習(xí)筆記那個(gè)系列的所有開發(fā)都是用的寄存器，而實(shí)際工作中使用更多的還是庫函數(shù)，為了完善一下，筆者就想著先整個(gè)基礎(chǔ)庫筆記，但是又像之前那樣記錄又覺著太麻煩了，所以就打算自己做個(gè)板子，綜合使用一下之前的東西，然后圍繞著這個(gè)板子的硬件來做一些記錄，于是就有了此系列。

硬件簡(jiǎn)介

有了這個(gè)打算后，51假期就試著畫了這個(gè)板子；功能大約包括如下內(nèi)容：

整個(gè)板子的功能已經(jīng)驗(yàn)證的差不多了，中間遇到了幾個(gè)問題，后面介紹時(shí)也會(huì)說到。

選型

1.主控

其實(shí)根據(jù)上面的需求表，已經(jīng)有很多東西都固定型號(hào)了，比如WS2812B、74HC138、AT24C02、ULN2003這些，然后為了實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的功能必須選用合適的單片機(jī)，綜合統(tǒng)計(jì)一下上面需求表用到的外設(shè)內(nèi)容，3個(gè)串口、一組SPI、一個(gè)ADC、定時(shí)器至少3個(gè)，還需要足夠數(shù)量的GPIO，根據(jù)這些需求暫時(shí)選定了兩款單片機(jī)，一個(gè)是STM32F401，一個(gè)是STM32F103
統(tǒng)計(jì)了一下所需的GPIO數(shù)，35個(gè)GPIO就可以完成整個(gè)項(xiàng)目了。也就是說選用48腳的型號(hào)就可以了。

最終選擇了103C8t6，原因嘛，有以下幾點(diǎn)：
1.在401的封裝介紹部分可以看見，是沒有LQFP-48封裝的，只有WLSP-49和UFQFPN-48的兩種封裝，這兩種封裝的好處是體積小，占用板子空間小，但是，筆者手頭只有一把黃花，面對(duì)這倆，屬實(shí)顯得有些無力，雖然立創(chuàng)那邊有價(jià)格相對(duì)美好的貼片，但也是一筆額外開支啊

而STM32F103就有LQFP-48的四面表貼型封裝，這種封裝一個(gè)刀頭的烙鐵還是可以拿下的。

2.前面的嵌入式學(xué)習(xí)筆記一直用的都是M4的單片機(jī)，這次想換一個(gè)，換成M3來，雖然性能比M4差一點(diǎn)，但是對(duì)于這個(gè)小項(xiàng)目是完全夠用的。
3.最后一個(gè)原因當(dāng)然是103的價(jià)格了，過去那段20+買一塊C8T6的時(shí)期終于過去了，現(xiàn)在的價(jià)格終于可以稍微放心造了，而且選C8t6的話，不出意外，還可以拿GD的來替代使用，這樣主控的價(jià)格就有可以下來差不多一半，當(dāng)然截止到此時(shí)，筆者還沒試過用GD替換，雖然買了一塊，但是還沒焊，GD大約4塊錢一塊，ST差不多8塊錢一塊。

2.電源

整個(gè)板子都是3.3V和5V的電平，這里筆者使用的的是之前參加立創(chuàng)的訓(xùn)練營(yíng)還剩的Typec以及友順的UZ1084LDO芯片來實(shí)現(xiàn)供電方案的。當(dāng)然，這顆友順的LDO用在這里顯得有些屈才了，而且對(duì)比常用的AMS117-3.3的價(jià)格也是差了將近十倍，不過自己做了玩，問題不大。

3.電機(jī)驅(qū)動(dòng)

給大家一個(gè)建議啊，當(dāng)你想要一個(gè)電路但是又不知道該怎么做時(shí)，去立創(chuàng)的開源廣場(chǎng)逛一逛，里面有很多類似的設(shè)計(jì)，把他們已經(jīng)驗(yàn)證過的電路cv過來就可以了，就像這個(gè)直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，如果你不知道該用啥芯片就去開源廣場(chǎng)搜，由于智能小車是必要用到直流電機(jī)的，那么也肯定有對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)方案。

這里筆者一共撈了三個(gè)芯片方案，1是立創(chuàng)那邊自己做的的例程小車板用的驅(qū)動(dòng)芯片是RZ7889，另外一個(gè)是L9110S還有一個(gè)是比較好的TI的DRV8833；這里我選擇了最便宜的L9110S，主要是這里就模擬一個(gè)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，實(shí)在是沒必要整這些好的芯片方案。

但是，這里有必要強(qiáng)調(diào)一下TI（德州儀器）的芯片貴是貴了點(diǎn)，不過它芯片的資料絕對(duì)是學(xué)習(xí)硬件以及PCB設(shè)計(jì)的一個(gè)寶藏資料。就拿這個(gè)DRV8833的數(shù)據(jù)手冊(cè)來說，最直觀也是后面layout最重要的一個(gè)參考，L9110S是沒有l(wèi)ayout的指南的，RZ7889有，DRV8833也有，但是其他的描述DRV8833無疑是最全的。

而且，如果你有興趣去深挖一下的話，在TI的官網(wǎng)你可以找到同一系列的很多資料，比如下面的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的布局、電流配置方案。
除此之外，TI的產(chǎn)品還有現(xiàn)成的評(píng)估板，而且大部分是可以直接下來的，里面有原理圖，PCB的Gerber文件甚至是AD工程的源文件都是有的。有興趣的可以自己去查看。
https://www.ti.com.cn/tool/cn/DRV8833EVM

4.舵機(jī)驅(qū)動(dòng)

和電機(jī)一樣，舵機(jī)的驅(qū)動(dòng)也是需要比較大的電流的，為了避免反沖單片機(jī)，這里筆者用了一個(gè)光耦的隔離電路來驅(qū)動(dòng)，光耦也是用的手頭現(xiàn)成的FOD817C。

5.USB轉(zhuǎn)TTL

為了更方便的實(shí)現(xiàn)板子與電腦的通信，這里我打算是將USB轉(zhuǎn)TTL的電路放到板子上，在這里也是有很多種方案可以選擇，常見的有CH340C、CH340G、CH340N，其實(shí)為了電路更簡(jiǎn)潔的化選用CH340N是最好的選擇，因?yàn)樗鼉?nèi)置晶振，且只保留了通信得數(shù)據(jù)腳，將其他的腳舍棄了。但是筆者這里還是用了CH340G，就是那個(gè)需要外接晶振的，電路在這仨中最復(fù)雜的，別問，問就是手頭現(xiàn)成的只有它，不像再花錢買了。

6.其他模塊

剩下的就是一些比較常見的芯片或者模塊了，聯(lián)網(wǎng)方面選用的是ESP8266、語音識(shí)別用的是筆者多次提到的鹿小班、紅外發(fā)射管和接收管是IR333和HS0038B、OLED是中景園子的0.96 7腳OLED、溫濕度采集用的是DHT11、按鍵用的是五向開關(guān)。

原理圖繪制

在搞定器件以及模塊的選擇后，接下來就是原理圖的繪制了。在原理圖的繪制過程中，要有一個(gè)自己的思路，然后按照思路分模塊的進(jìn)行繪制，這樣才能盡可能降低出錯(cuò)率。
這里分享一下筆者的思路：
1.首先要解決TM32的最小系統(tǒng)，包括電源、晶振、復(fù)位以及boot選擇電路；
2.解決了最小系統(tǒng)，要搞定電源輸入以及電腦與MCU通信的部分；
3.參照芯片手冊(cè)的管腳功能為GPIO分配對(duì)應(yīng)的功能；
4.檢查。

1.STM32最小系統(tǒng)

關(guān)于STM32的最小系統(tǒng)的原理圖，網(wǎng)上一搜一大把，而且如果你是用立創(chuàng)EDA繪制的話，甚至可以直接copy過來,而且立創(chuàng)官方也給我們提供了參考的樣板工程。

當(dāng)然，有歸有，抄歸抄，咱還是來瞜一眼那些具體的元器件參數(shù)到底是怎么確定的。

1.電源輸入

在每一款STM32的板子上，都可以在芯片附近看見一個(gè)100nf的電容，這個(gè)電容的容值就是芯片手冊(cè)中的要求，它們的主要作用也就是對(duì)輸入電源進(jìn)行一個(gè)濾波的作用。

注意上圖紅框中寫著5*100nf可不是在同組個(gè)VDD和VSS兩端并聯(lián)5個(gè)電容；這里的5是分別對(duì)應(yīng)的5組電源輸入，觀察具體的封裝引腳定義，可以發(fā)現(xiàn)，STM32F103C8T6的四個(gè)面分別有一組VSS和VDD除此之外還有一個(gè)VBAT，剛好5組，每組各一個(gè)。

2.晶振選擇

在之前的嵌入式學(xué)習(xí)筆記中，提到過，STM32的外部時(shí)鐘源，也就是晶振，有兩組一個(gè)是HSE外部高速時(shí)鐘，一個(gè)是LSE外部低速時(shí)鐘，關(guān)于晶振的頻率大小，在數(shù)據(jù)手冊(cè)中也已經(jīng)給出了，其中HSE的晶振范圍是0-25MHZ，典型值是8Mhz也就是我們最常見的晶振值。注意，0的時(shí)候，也就是沒有外部高速時(shí)鐘，此時(shí)編程時(shí)要將單片機(jī)的時(shí)鐘源設(shè)置為內(nèi)部高速時(shí)鐘。同時(shí)，數(shù)據(jù)手冊(cè)中還給出了典型值的負(fù)載電容30pf與反饋電阻的值200kΩ。

外部低速時(shí)鐘也是同理,使用一個(gè)32.768Hz的晶體振蕩器，也給出了典型值的負(fù)載電容15pf與反饋電阻的值5MΩ。

于是根據(jù)這些，我們可以搞定晶振部分的原理圖了。

當(dāng)然實(shí)際使用過程中也有使用其他晶振值的，只是要根據(jù)官方的指導(dǎo)設(shè)置對(duì)應(yīng)的參數(shù)即可。在數(shù)據(jù)手冊(cè)中也有對(duì)應(yīng)的提示：讓我們?nèi)T的官網(wǎng)查看AN2867這個(gè)名為“Oscillator design guide for ST microcontrollers”（ST微控制器的外部時(shí)鐘設(shè)計(jì)指南）的文件。
這里把鏈接貼給大家———ST微控制器外部時(shí)鐘設(shè)計(jì)指南，純英哈誰有譯文的話可以給我丟一份。
同樣的，與TI一樣ST官網(wǎng)也是有大把值得學(xué)習(xí)的資料的，就比如說這里的各類指南，還有中文版，讀起來相對(duì)輕松一點(diǎn)。網(wǎng)址也貼給大家——ST官網(wǎng)資料

尤其是這個(gè)AN1709的ST為控制器EMC設(shè)計(jì)指南，后面的PCB畫板是值得參考的。

3.復(fù)位電路

關(guān)于復(fù)位電路，數(shù)據(jù)手冊(cè)中也做了介紹的，通過這個(gè)表可以看出，NRST的管腳內(nèi)部是有一個(gè)弱上拉電阻的，但是實(shí)際是使用過程中，為了保險(xiǎn)，還是會(huì)再在這個(gè)管腳上上拉一個(gè)電阻。以保證硬件復(fù)位和上電復(fù)位的穩(wěn)定。

4.BOOT選擇電路

然后就是BOOT選擇電路，在C8T6的48個(gè)IO中有兩個(gè)管腳是用來配置STM32的啟動(dòng)模式的，分別是BOOT0和BOOT1。

具體的模式如下，一般默認(rèn)配置為從主閃存存儲(chǔ)器啟動(dòng)，為了方便用戶使用，會(huì)使用撥碼開關(guān)或者按鍵來實(shí)現(xiàn)模式的切換。

ST官方對(duì)于BOOT的模式選擇也出了對(duì)應(yīng)的手冊(cè)工開發(fā)者查看，這里還是將鏈接給大家提出來—— AN2606應(yīng)用筆記。

5.下載電路

除了上面的四個(gè)電路以外，還需要搞定一個(gè)下載電路，筆者手頭有st-link，所以找到對(duì)應(yīng)SW下載所需的管腳SWDID和SWCLK即可，具體的查詢還是在數(shù)據(jù)手冊(cè)中。
直接在數(shù)據(jù)手冊(cè)搜索即可查找到。

為了保證下載的穩(wěn)定性，一般會(huì)在這兩個(gè)管腳上上拉一個(gè)上拉電阻。

至此，一個(gè)STM32的最小系統(tǒng)電路就搞定了。

2.電源部分及與PC通信部分

在搞定最小系統(tǒng)后，接下來就是電源部分以及USB轉(zhuǎn)TTL的電路，這里筆者選用了16pin的Type-C作為接口，主要是其他接口我手頭沒有現(xiàn)成的，而且現(xiàn)在Type-C接口的很常見，比較方便。既然提到了Type-C，這里就再啰嗦兩句，對(duì)弈第一次使用Type-C的同學(xué)來說，需要注意一些內(nèi)容：
1.在大多數(shù)的這種開發(fā)板電路中是沒有專門的USB管理芯片的，所以需要在Type_C的CC1和CC2腳分別下拉一個(gè)5.1k的電阻，以保證你的電腦能夠識(shí)別到設(shè)備并給它供電；
2.16pin的接口并不是所有管腳都用用，我們使用時(shí)需要它的兩個(gè)功能，一是供電，需要使用到VBUS和GND，另外一個(gè)就是使用到它的USB通信功能，需要使用到它的D+和D-；由于Type-C是支持兩面插拔的，所以上述的管腳都是有兩組的，在實(shí)際使用過程中要對(duì)應(yīng)連接上。
下圖截取自——一文讀懂USB TypeC與USB-PD。TypeC引腳定義-24P 16P 6P，CC1、CC2的作用，USB-PD介紹，USB2.0/3.0接口類型一覽感興趣的同學(xué)可以去拜讀一下。

好了，弄清楚Type-C的接口使用方法后，就可以搞定電源和USB轉(zhuǎn)TTL了；其中電源部分很簡(jiǎn)單，將5V接入對(duì)應(yīng)的LDO，輸出3.3V即可；然后是USB-TTL的部分，這里直接參考CH340G的數(shù)據(jù)手冊(cè)繪制原理圖即可——文檔鏈接給大家貼出來當(dāng)然，如果你覺得看手冊(cè)沒把握，也可以像之前電機(jī)驅(qū)動(dòng)一樣，在立創(chuàng)的廣場(chǎng)上去找一找別人用過的電路。

于是就有了如下所示的原理圖：

3.功能模塊的實(shí)現(xiàn)

接下來就是具體的功能部分的原理圖了，這里也要有一個(gè)優(yōu)先級(jí)的思路，對(duì)于像串口、硬件SPI、PWM、輸入捕獲、ADC的這些需要固定映射關(guān)系的引腳要先定下來，而模擬IIC、1-wire以及一些使用IO口模擬模擬通信時(shí)序的功能優(yōu)先級(jí)放到最后。
好理清思路，那就開干。

1.串口

首先，根據(jù)需求表，我們需要使用到3個(gè)串口，所以第一步得通過芯片手冊(cè)查到每個(gè)串口對(duì)應(yīng)的具體的管腳，在管腳功能表一搜就可以發(fā)現(xiàn)串口1就有兩組管腳，這個(gè)再M(fèi)4中也提到過，同一個(gè)外設(shè)控制器，是可以通過不同的映射指定到不同的管腳的，只是在代碼配置中需要重新映射，為了降低后面編程的復(fù)雜度，這里我們都選擇默認(rèn)的管腳。

通過用戶編程手冊(cè)可以一次性查到三個(gè)串口默認(rèn)指定管腳。

由于串口通信的雙方是需要交叉連接TX和RX的，所以在原理圖連接時(shí)要注意：
PA9是MCU的USART1_TX要連接到CH340的RXD上，而USART1_RX（PA10）要連接到CH340的TXD上。

至于剩下的兩個(gè)串口，因?yàn)楣P者手頭的是模塊，所以外接排針接出來就可以了。

2.定時(shí)器輸入捕獲與輸出比較

C8T6一共有4個(gè)定時(shí)器，舵機(jī)角度和電機(jī)速度控制可以使用同一個(gè)定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)，而紅外的輸入捕獲需要單獨(dú)的一個(gè)定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)，而且為了保證機(jī)智云的穩(wěn)定運(yùn)行，它也需要單開一個(gè)定時(shí)器提供心跳檢測(cè)，而且除此之外，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)還需要一個(gè)定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)時(shí)間片的功能。根據(jù)具體的需求，進(jìn)一步劃分，
最終決定TIM1作為機(jī)智云的心跳產(chǎn)生；TIM2做輸入捕獲，用來獲取紅外接收頭接收到的數(shù)據(jù)；TIM3用來做比較輸出，產(chǎn)生PWM波形控制舵機(jī)和電機(jī)；TIM4用來做時(shí)間片的產(chǎn)生。
確定好各個(gè)定時(shí)器的功能后，就可以分頻管腳了，同樣的，為了避免復(fù)用功能重映射，我們盡量選用默認(rèn)的管腳。最終，根據(jù)復(fù)用表，選擇了定時(shí)器3進(jìn)行部分重映射，然后使用它的通道1和通道2分別對(duì)電機(jī)和舵機(jī)進(jìn)行控制，定時(shí)器2就是用默認(rèn)模式的通道2來作為紅外的輸入捕獲。

選定管腳后，就根據(jù)對(duì)應(yīng)的芯片選型，在芯片手冊(cè)或者網(wǎng)上找對(duì)應(yīng)的使用電路，有關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路如下：

這里需要注意L9110S是一個(gè)集成了H橋的芯片，控制部分需要有兩個(gè)輸入信號(hào)，這里筆者選用的是一路PWM加一路普通GPIO的控制方案，另外一個(gè)GPIO選擇的是PB3.

至于紅外輸入的電路也是根據(jù)芯片手冊(cè)參考電路進(jìn)行繪制即可。

3.硬件SPI

C8T6一共有兩組硬件SPI，這里我們選一組來作為和0.96的OLED屏幕通信的接口，這里需用的是SPI2的一組管腳來實(shí)現(xiàn)，7腳的OLED一共有5個(gè)腳需要我們編程進(jìn)行控制，其中，MOSI、SCLK用的是硬件SPI2的管腳，剩下的CS、RES、D/C這三個(gè)腳使用普通的GPIO口就可以解決實(shí)現(xiàn)效果，這里需要注意，原本是SPI2的片選NSS的PB12還有MISO的PB14這里沒有復(fù)用到SPI上，只是作為普通的GPIO來進(jìn)行使用。

因此最終的引腳使用如下：

4.ADC

根據(jù)需求表，還需要使用一個(gè)ADC來作方向按鍵的電壓采集，C8T6的ADC一共有兩組10個(gè)通道，只要規(guī)避掉前面已經(jīng)用掉的那些GPIO即可，所以這里筆者用了PB0，也就是ADC1或者ADC2的通道8來作為按鍵電壓的采集。
原理圖如下：注意WACK_UP并不是使用ADC采集的，是作為普通按鍵來使用的，占用的是PA0管腳。

至此，需要使用到特定功能的GPIO就已經(jīng)定下來了，接下來就是搞定其他的使用時(shí)序模擬的模塊。

5.溫濕度傳感器

然后就是給DHT11整個(gè)GPIO來獲取溫濕度，這個(gè)傳感器使用的是單總線的協(xié)議，隨便找一個(gè)GPIO口來模擬時(shí)序就可以了，這里筆者選擇了PA15。提示一下，如果是自己買的四腳的模塊的話，DHT11的數(shù)據(jù)腳記得接一個(gè)上拉電阻，筆者是因?yàn)槭诸^有一個(gè)現(xiàn)成的模塊，模塊上集成了上拉電阻，所以整個(gè)只留一個(gè)3pin的排母接口。

6.WS2812B

再之后就是WS2812B的RGB燈模塊了，WS2812B也是很火的一個(gè)外設(shè)了，它可以通過一個(gè)腳實(shí)現(xiàn)多個(gè)燈的串行控制，常見的驅(qū)動(dòng)方式有DMA+SPI，PWM＋DMA的驅(qū)動(dòng)方式，這兩種方案當(dāng)然是驅(qū)動(dòng)這個(gè)燈的最優(yōu)解，但是筆者這里的定時(shí)器都有自己的專用功能，而且SPI的腳位也被用了，所以采取了一個(gè)最最原始的驅(qū)動(dòng)方案，使用GPIO延時(shí)模擬時(shí)序，雖然效果比不上那個(gè)前面兩種，但也能用。這里筆者使用的是PA8。然后燈條我也是用的模塊，8個(gè)燈串聯(lián)的。

7.繼電器

還有一個(gè)繼電器的控制電路，繼電器的本質(zhì)是一個(gè)電磁鐵的導(dǎo)通與關(guān)斷，但是由于線圈本身等效是一個(gè)大電感，不做保護(hù)直接驅(qū)動(dòng)的一方面是驅(qū)動(dòng)不了，另一方面有可能燒毀單片機(jī)的IO管腳，所以一般會(huì)采用三極管的開關(guān)電路、或者是用ULN2003這類的達(dá)林頓管來驅(qū)動(dòng)，也有使用直接加一個(gè)光耦隔離來實(shí)現(xiàn)的。這里筆者手頭NMOS，所以弄了個(gè)用NMOS的開關(guān)控制繼電器的電路，雖然目前能用，但大家在繼電器驅(qū)動(dòng)時(shí)都沒怎么用過NMOS，這個(gè)是有啥坑嗎，有佬知道答案的話麻煩解答一下。
下圖中的D1是一個(gè)肖特基的二極管，作用是當(dāng)NMOS截止時(shí)，用于與繼電器的線圈形成回路消耗儲(chǔ)存的能量，避免線圈里面的電燒毀擊穿MOS。然后R24這個(gè)下拉電阻的作用就是避免NMOS的誤導(dǎo)通。

這里選用的管腳是PA12。

8.紅外發(fā)射管

紅外發(fā)射管的使用也是通過GPIO來控制紅外管的導(dǎo)通和關(guān)閉來實(shí)現(xiàn)的，而具體的實(shí)現(xiàn)方案，最常見的也是用PWM來實(shí)現(xiàn)，但是需要一個(gè)專用的頻率，所以筆者這里智能退而求其次，準(zhǔn)備使用軟件模擬的方案來實(shí)現(xiàn)，紅外發(fā)射的模擬代碼，技小新在立創(chuàng)上有過一個(gè)例程，這個(gè)到此時(shí)筆者還在調(diào)試，理論上是可行的。至于驅(qū)動(dòng)電路，和上面的繼電器一樣，筆者選用了一個(gè)NMOS的開關(guān)電路實(shí)現(xiàn)。
為了避免IO模擬用不了，我這里選擇了PB7作為紅外發(fā)射的驅(qū)動(dòng)管腳，實(shí)在不行，利用定時(shí)器4的PWM應(yīng)該也是可以搞定的。

9.AT24C02

看了一下，整個(gè)板子，前面已經(jīng)用到了USART、SPI、1-wire等協(xié)議，還有一個(gè)常用的IIC沒用上，那必然是不能缺少的，于是整了個(gè)AT24C02的eeprom，由于模擬IIC隨便找倆GPIO都可以搞定，所以這個(gè)電路的優(yōu)先級(jí)也放的比較低，排除上面已經(jīng)用過的GPIO后，筆者選用了PB8、PB9作為IIC的通信引腳，iic的器件一定要注意做好上拉電阻，芯片本身的上拉能力有限，需要使用上拉電阻來提供高電平。然后是A0-A2這三腳是用來設(shè)置IIC器件地址的，由于這里就接了一個(gè)IIC器件，直接給它都拉低就完事兒了。
詳細(xì)的介紹可以去看它的芯片手冊(cè)，這里把鏈接貼給大家——AT24C02

10.138譯碼器電路

整個(gè)系統(tǒng)一直到這里都還算成功，程序也都調(diào)通了，使用也都正常，但是這138的電路可以說是一個(gè)滑鐵盧，原本筆者是打算，利用138譯碼器，實(shí)現(xiàn)3個(gè)GPIO控制4個(gè)LED以及一個(gè)42步進(jìn)電機(jī)的，由于畫原理圖的時(shí)候沒太過腦子，鬧了一個(gè)烏龍，42步進(jìn)電機(jī)是用不了了。具體啥原因呢，這里我把原理圖給大家貼過來大家就明白了。

如上圖，74HC138使用ADD0-ADD2來實(shí)現(xiàn)8種不同的輸出，由于138本身的驅(qū)動(dòng)能力是很弱雞的，所以給他加了個(gè)74HC245的三態(tài)門，也叫緩沖器，它可以解決138驅(qū)動(dòng)能力弱雞的問題。這里緩沖器輸出的B4-B7四個(gè)腳接了LED4到LED7的四個(gè)LED，這四個(gè)LED也可以正常驅(qū)動(dòng)，沒毛病。
但是B0-B3這四個(gè)計(jì)劃用來驅(qū)動(dòng)42步進(jìn)電機(jī)的電路就有毛病了，首先，步進(jìn)電機(jī)需要大電流，加一個(gè)ULN2003的達(dá)林頓管來驅(qū)動(dòng)這是一個(gè)正確的操作，但是問題在于經(jīng)過138譯碼器輸出的B0-B3在同一時(shí)刻，永遠(yuǎn)只有一個(gè)是低電平，經(jīng)過達(dá)林頓管的反向后，真實(shí)輸出到1C-4C的電平也就是同一時(shí)刻只有一個(gè)高電平，而步進(jìn)電機(jī)是需要按照節(jié)拍表對(duì)線圈進(jìn)行輪流供電才能驅(qū)動(dòng)。
而此電路的A A- B+ B-的輸出狀態(tài)永遠(yuǎn)只有1 0 0 0；0 1 0 0；0 0 1 0；0 0 0 1這四種狀態(tài)，所以步進(jìn)電機(jī)是無法驅(qū)動(dòng)的，做個(gè)普通的開關(guān)控制還行。

設(shè)計(jì)時(shí)不過腦子，整出了這么一個(gè)尷尬的電路，有時(shí)間的話筆者會(huì)將這個(gè)板子再修改一版。

11.一些保護(hù)措施

在開發(fā)板電路中，多多少少都會(huì)看見一些保護(hù)電路的，目的是保護(hù)單片機(jī)或者說是保護(hù)電腦接口，這里筆者用了三個(gè)保護(hù)措施
1.在5V電源和3.3V電源端使用各使用了一個(gè)穩(wěn)壓管，這樣當(dāng)輸入電壓超出5.7V時(shí)，D10會(huì)雪崩導(dǎo)通，將這個(gè)超出5V的電壓直接通過D10接地，當(dāng)然，這個(gè)時(shí)候，穩(wěn)壓二極管是保不住了，會(huì)看見穩(wěn)壓二極管冒煙，但是后面的電路不會(huì)受到這個(gè)高電壓的沖擊。
2.在電源輸入的地方給了個(gè)自恢復(fù)的保險(xiǎn)，這樣做的主要目的是因?yàn)榘遄又杏须姍C(jī)，有舵機(jī)這倆玩意兒萬一堵轉(zhuǎn)了，會(huì)有一個(gè)很大的電流，如果不加保護(hù)，很有可能直接干廢整個(gè)電路，加一個(gè)自恢復(fù)的保險(xiǎn)，可以一定程度上防御這種突發(fā)狀況。
3.給電機(jī)設(shè)置了模擬5V和模擬地中間使用0歐姆電阻連接，這樣做的主要目的也是防止電機(jī)的驅(qū)動(dòng)對(duì)整個(gè)電路造成干擾。

除此之外，在Type-C的D+和D-也加了一丟丟保護(hù)措施，加了個(gè)TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管在USB+、USB-和 GND之間，可以預(yù)防浪涌或者是靜電以及防止過電壓。

4.原理圖檢查

原理圖繪制完畢后，一定要仔細(xì)檢查，如果有條件的話一定要找專業(yè)老辣的人幫你瞅一眼再進(jìn)行下一步的操作。

PCB 繪制

確認(rèn)原理圖沒毛病后，就可以開始規(guī)劃PCB了，關(guān)于PCB的布局、具體的走線規(guī)則這些，如果不熟悉的同學(xué)可以去B站找找凡億的免費(fèi)課程，跟著把那幾個(gè)免費(fèi)課程的板子畫了，基本上自己畫一些這種小東西的還是沒問題的。尤其是他們的整體處理思路、快捷鍵的設(shè)置、規(guī)則的設(shè)置這些。而且最近凡億還給出了一個(gè)PCB設(shè)計(jì)的白皮書，雖然是RK3588但是很多東西是通用的，布局思路、電源、晶振、USB的差分處理，這些都是可以借鑒和參考的。

例如外部晶振的包地、盡可能接近主控，走線盡可能短這些都是可以借鑒的。

當(dāng)然，除了凡億的這個(gè)白皮書，前面提到過的TI的芯片的layout指南也可以借用過來：

還有官方的——ST微控制器EMC設(shè)計(jì)指南（AN1709）這些都是PCB設(shè)計(jì)和layout時(shí)的重要法寶

以下是筆者的PCB布局，說實(shí)話，畢竟畢業(yè)后沒有干過硬件，整個(gè)板子還是有很多的不足的，歡迎各位佬批評(píng)指正哈。

關(guān)于焊接

對(duì)于焊接呢，整個(gè)焊接過程遵循先小后大，先焊接電源部分

檢查無誤后再整最小系統(tǒng)，最小系統(tǒng)可以正常燒錄代碼后再焊接外界的驅(qū)動(dòng)模塊，記得焊接完上電前一定 一定 一定要把助焊劑，錫珠這些用工業(yè)酒精洗干凈后再上電，別問我為啥刻意提醒，上電冒煙的感覺是真的提心吊膽。

部分功能展示

138驅(qū)動(dòng)4個(gè)LED

WS2812

DHT11采集溫濕度，OLED顯示
方向按鍵調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速

紅外遙控控制WS2812B燈條顯示不同的顏色

總結(jié)

關(guān)于整個(gè)板子的原理圖PCB的介紹就記錄到此，文中有不足之處歡迎指出，提出修改意見或者建議既可以免費(fèi)獲取這個(gè)項(xiàng)目的硬件工程以及代碼工程，代碼目前還沒編寫完，還有機(jī)智云、紅外發(fā)射沒弄，其他的都基本實(shí)現(xiàn)了。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-462238.html

到了這里，關(guān)于從零開始手搓一個(gè)STM32與機(jī)智云的小項(xiàng)目——硬件介紹的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！