电机驱动开发之主控板

1.主要器件选型

2.原理图设计

电源调理

• 电源架构
  本项目制LCD供电为5V；Type-C供电为5V；STM32F103供电为3.3V;
  故电源架构如下：
  

通过外部接口输入5V供电，兵分三路，一路用于LDO转换出3.3V至MCU供电；一路用于LCD供电；一路用于Type-c供电；三路互不影响。
以下为原理图设计：

• 防反接电路
  
  其工作原理为，当外部5V输入时，PMOS管体二极管导通，进而使得原本没有电压的5V_Inside出现5V电平。此时，Vs > Vg,则满足PMOS导通条件，MOS管正常开启；当电源反接时，PMOS管体二极管截止，则无法满足PMOS管导通条件实现防反接功能。

最小系统

最小系统组成部分有：MCU、复位电路、外部晶振电路、供电；

• MCU

以下为原理图设计

• 复位电路
  常见的复位电路为低电平有效复位电路（常见于32位MCU），高电平有效复位电路（51单片机）。低电平有效复位电路原理为，3V3同时为MCU VCC脚与RESET脚供电，但由于RESET脚采用了RC电路，上电瞬间电容充电，因此Reset脚的电压将会有一个缓攀升过程以完成复位，上电过程如下图所示，值得注意的是，电容的配置建议满足Vcc稳定后再进行复位，部分MCU在Vcc未稳定时进行复位将会锁死。
  
  下图为STM32F103系列MCU的复位电路，其内部集成了上拉电阻，通过一个施密特触发器识别电平的正反向变化以产生复位信号，以上电复位为例，Nrst引脚电平由0V攀升至3.3V，对于施密特触发器来说这是正向触发，当电压高于阈值后会发出触发信号进行系统复位。
  
  根据STM32F103datasheet手册描述可知正向触发的阈值为0.8V
  
  以下为原理图设计
  

• 外部晶振电路
  目前市面主流的MCU均采用皮尔斯振荡电路其组成如下图，其中反馈电阻通常集成至MCU内部，外围电路进行只需要并联晶振并选择合理的负载电容使得电路能够组成谐振即可（使用无源晶振负载电容尤为重要）
  
  关于负载电容的选择往往在晶振的datasheet中有建议参数，但由于我们这里的电路是并联使用，则应该选择推荐容值两倍的电容。例如：下图中24M晶振的推荐容值为12pf，则应该选择24pf的负载电容才能是的电路上电后能够正常进入谐振状态
  

以下为原理图设计

常见问题：
1.无法识别MCU
表现为Keil检测不到MCu
故障分析检查步骤：

• 尝试更换下载线
• 检测晶振是否启振
• 检查复位电容参数是否正确

通讯接口

• Uart通讯接口
  
  其中，type-C 接口CC1、CC2通过5.1k电阻接至地表示当前设备为从机，Type-c接口引入USB信号后需要使用Ch340 IC将USB转换为Uart信号即可实现type-c接口Uart通讯功能

• CAN通讯接口
  
  其中120Ω为常用CAN通讯阻抗匹配电阻，共模电感用于一致CAN线上产生的共模噪声，使用的can收发器为TJA1050t

显示器

TFT屏幕采用ST7735S为主控芯片，资源丰富，接口常见。对于我们的主控板来说tft属于SPI总线上挂载的一个从机，其接口定义如下
原理图设计如下：

3.PCB绘制

4.打板验证

5.总结

本文为博主个人学习总结记录，如有不正，欢迎指正