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正点原子新作:阿波罗STM32F767&F429&探索者STM32F4开发板&赶快来下载资料哦。

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新手打算从原理图开始,边画边学原子哥的战舰板,分享下学习过程

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发表于 2017-7-31 16:52:22 | 显示全部楼层 |阅读模式
正点原子公众号
      打算仿照手头的战舰开发板,仿制一个PCB,顺便学习电路原理,主要为了打基础。
发个帖分享下学习过程,也算是给后来的,有相似想法的新手铺路。

基本思路:
              一边分析原理图,一边画PCB。
              板子赠送的文件中,“STM32F1开发指南-库函数版本_V3.1 .pdf ” 这个文件里面已经有大量原理图分析,这个贴只补充。
主要内容:
              1.PCB绘制,从头到尾的完整过程。
              2.PCB绘制过程中的小技巧。
              3.原理图的一些个人分析。

准备资料:
              战舰板一个,因为有实物在手,随时参考很方便。实际上原子已经很良心了,赠送的原理图里面就有PCB的图,可以看到布局。
              Altium Designer
pppppps:
              不定时更新帖,第一次画较大的PCB,欢迎大神拍砖。另外,AD源文件概不送人,不多解释。


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 楼主| 发表于 2017-10-30 14:45:27 | 显示全部楼层
本帖最后由 gtxs 于 2017-10-30 14:54 编辑
严姜超 发表于 2017-10-27 21:31
可以问一下原理图中是不是有一条线上包括两个网络标号,但百度一下似乎不能
另外speaker 中的两个点sp  ...

1.一个线可以放两个网络标号,亲测可行,我板子都加工好,焊好,调好了

2.这两个点原子哥给做成元器件了,原理图封装和PCB封装都有,光盘里给的封装库里有。实质就是两个焊盘

另外补充个:光盘里给的封装也不是最终可用的,要动脑看看,合不合适。比如LCD的封装和32khz晶振的,就得自己改改
                  知道谁连的谁,铜线是怎么走的,这些都不是问题。实事求是

电阻电容自己看着办,0603的就好,主要看你手头有什么封装,性能差不多即可,不用非得一样大
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发表于 2017-7-31 18:08:42 | 显示全部楼层
加油,
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 楼主| 发表于 2017-8-1 17:45:41 | 显示全部楼层
原理图第1.00步:制作自己的原理图图纸模板

我多数按照这个网页上的教程做,但是也有其他地方学到的和我自己想的方法。
http://www.cnblogs.com/dennytao/p/5469308.html

模板是.SchDot文件。AD软件提供了很多模板,可以直接拿来修改。一般在C:\Users\Public\Documents\Altium\AD17\Templates文件夹里面。

这是我修改的
20170801172642.png
新建原理图SchDoc文件时,选择这个模板即可。也可以建好原理图,用菜单命令:设计-文档选项-template选项卡,套用这个模板。
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 楼主| 发表于 2017-8-3 15:57:51 | 显示全部楼层
原理图第2.00步:划分原理图层次,准备绘制原理图

      划分原理图层次只是为了结构更清晰,方便与其他人交流。原理图可以和随附的pdf一样,用网络端口(NET  Label”)全局连接。
我打算用层次式结构,具体介绍复制一段:

“Port”及“Net Label”的作用范围
        两种网络标识的作用范围是可以变化和更改的。方法是:打开 Project \ Project Option \ Option 标 签, 在 Net Identifier Scope 一 栏 的 四 个 选 项 (Automatic、Hierarchical、Flat、Global) 中挑一项。
“Hierarchical”代表层次式结构,这种情况下,Net Label,Port 的作用范围是单张图纸以内。当然,Port 可以与上层的 Sheet Entry 连接,以纵向方式在图纸之间传递信号。
“Flat”代表扁平式图纸结构,这种情况下,Net Label 的作用范围仍是单张图纸以内。而 Port 的作用范围扩大到所有图纸,各图纸只要有相同的 Port 名,就可以发生信号传递。
“Global”是最开放的连接方式,这种情况下,Net Label、Port 的作用范围都扩大到所有图纸。各图纸只要有相同的 Port 或相同的 Net Label,就可以发生信号传递。
“Automatic”是缺省选项,表示系统会检测项目图纸内容,从而自动调整网络标识的范围。检测及自动调整的过程如下:如果原理图里有 Sheet Entry标识,则网络标识的范围调整为Hierarchical。如果原理图里没有 Sheet Entry 标识。但是有 Port 标识,则网络标识的范围调整为 Flat。如果原理图里既没有 Sheet Entry 标识,又没有 Port标识,则 Net Label的范围调整为 Global.
        简单说就是,层次式结构(Hierarchical),单个图纸内Net Label互连,图纸之间,Port互连。
其中的NET  Label是这个:
20170803150517.png
Port是这个
20170803150611.png
目前还未画全,先贴一部分:
JIEMIAN.png
左边栏是工程栏,右边栏是元器件库栏,这两个侧边栏都可以通过界面右下角的system菜单调出。
       FRAME.SchDoc文件中放结构方块图,一个方块代表一个功能图纸。
       Cpu_103ZET6.SchDoc里面绘制主MCU和最小系统相关的晶振、复位、RTC电池等东西。
       audio.SchDoc里面绘制音频相关的
       memery.SchDoc里面是各种存储器
……其他不一一介绍了


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 楼主| 发表于 2017-8-11 17:39:00 | 显示全部楼层
原理图第3.00步:开始原理图的具体电路绘制

第2.00步划分层次只是一点软件设置和理论规划。
具体的port绘制和结构图(FRAME.SchDoc)的绘制,需要各个具体电路的图纸画完了,再绘制

原理图上周末画完了,实际上Pcb也画完了,这些天一直没想着更。
--------------言归正传--------------
原理图图纸各种设置,不啰嗦了,想用什么功能就百度,软件帮助,各种翻译帮助的书,都写烂了。
AD很强大,有你想不到,没有不可能。
只说一点我的步骤:
1.设置格点(Grid)。
    格点尽量小,有些器件原理图尺寸诡异,连线总是不直
2.元器件封装库。
    用的是开发板光盘里面带的,文件路径:...\战舰V3 资料盘(A盘)\7,硬件资料\1,ALIENTEK战舰STM32开发板V3及模块元器件封装库\AD9封装库
3.放置网络标号net label
    一定要保证有红叉出现在网络上,放好后,鼠标悬停在网络上,有标号显示,即为放好。随便一放是不行的,以后生成pcb也一定出错
4.常用快捷键。
    右键拖动图纸,page up放大,page down缩小,空格旋转器件。其他的自己去软件右下角找快捷键菜单,ad快捷键很多很多。
5.连线与器件的端点是否连上。
    最好拖动下器件,看看线是否拉断,有粘连说明连上了。

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 楼主| 发表于 2017-8-11 18:13:53 | 显示全部楼层
本帖最后由 gtxs 于 2017-8-11 18:37 编辑

原理图第4.00步 放置端口(port),绘制FRAME

  1.放置端口
    端口是啥,上个图就明白了:
fga.jpg
      左边是实际电路图,右边这一整个就是一个完整端口。端口就是把几根net汇集在一起,哪张图纸用到这几根net,就把这一坨放过去。
这样你的图纸就可以模块化,很清晰,便于项目开发和以后其他项目使用。
     整个端口各部分与工具对应关系如下图。
fga2.jpg

2.层次结构图(frame)
         先上图:
fgdfgj2.jpg
       这个就是结构图,每个绿色块代表一张图纸,图纸上的端口就是上一步说的port,各个图纸通过port传递信息。是不是整个板子的功能一目了然?
各个部分与工具栏的对应关系已经标出,双击各个东西就可以设置各种参数,很简单,一看便知。

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 楼主| 发表于 2017-8-11 18:16:11 | 显示全部楼层
原理图第5.00步 编译原理图,检查错误

编译查错很重要,单独列一条。
      执行菜单项,工程-compile pcb project...
编译整个工程。菜单虽然英文,但都很简单,一翻译就知道是干什么的了。
      编译后出现的错误都在massage窗口里面,当然也可以生成报告。找不到message窗口可以再右下角system菜单调出。
      编译信息都是英文,
本来想说说我遇到的编译错误信息,想想没必要。直接把编译信息复制,到百度搜索就会发现早有人问过,同样的坑早有人掉过了。  

原理图绘制要认真,检查要仔细电阻阻值画错,网络标号写错,某个电阻忘了画……这些错误我都犯过,有些错误编译器也发现不了的。



补充内容 (2017-8-30 12:23):
原理图查错很重要,尤其是不是自己设计,照搬被人设计的时候,画错你也不知道怎么错的。
电阻阻值用错,引脚接线错乱,这种错误编译器查不出来。
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 楼主| 发表于 2017-8-11 18:49:55 | 显示全部楼层
PCB第1.00步 生成PCB——先一股脑丢进去再说
1.生成pcb——这一步网上很多,图文并茂
     菜单文件——新建——pcb
     打开刚建好的空pcb文件,这时候菜单栏会有变化,不再是原理图的菜单栏。
     菜单设计——import changes from ……
     点生效更改
2.你会得到这样一个东西:
      元器件要一个一个拖到黑色区域,进行布局吗?NOOOO NEED!!!
在原理图中,选中一个电路模块,比如鼠标框选整个sd card的电路,直接按快捷键T,再按S,就会自动跳转到pcb,选中并高亮sd card电路的所有器件。直接一起拖到想要位置即可
下一步是布局,这可是pcb的重中之重,要结合原理,下班一个小时了,我走了,以后有空慢慢说
pcb1.jpg

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 楼主| 发表于 2017-8-30 13:32:27 | 显示全部楼层
PCB第2.00步 画边界

新建PCB后默认有个黑色区域,就是基板。右键拖动可移动这个板,page up和page down放大缩小。

1.切换到keep out layer(点击窗口下方的选项卡)
2.菜单:放置-走线。(放置东西都在这,以后这个就不废话了)。
3.在黑色板上随便画形状,keepout layer上线默认是粉色的,不是粉色一般是选错了层。
4.按住鼠标左键拖个框全选这个图形。
无标题.png
5.菜单:设计-板子形状-按照设计对象定义
黑色区域表示的板子就变成了你画的形状,比如战舰板那种圆角矩形,很简单

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 楼主| 发表于 2017-8-30 14:16:41 | 显示全部楼层
本帖最后由 gtxs 于 2017-8-30 14:18 编辑

PCB第3.00步 布局——决定命运之战

布局可以参考战舰板,我觉得关键部件的布局上都差不太多。
   最先布局的当然是stm32芯片,与它连线多的器件放在它近处。连线尽量短,尽量在一层走完嘛。
1.布局stm32、插针P1 P2 P3 LCD、芯片DM9000
   按T+S选中stm32芯片,和它的晶振电路、去耦电容、供电电路、VDDA、VREF
这些电路最好就近放在芯片周围,一次性选中拖过来,防止日后到处找。

插播:
stm32芯片四条边上有多个vcc gnd,而不是整个芯片只有一对vcc gnd,这是为了供电均衡,类似一个城市有多条进城主干道。
每对vcc gnd都要就近加104电容去耦,所以去耦电容一定是就近分散在芯片周围的。
至于为何要去耦,为何是104,自己去知网搜吧,一两句话说不清。
其他芯片基本都有104电容在vcc gnd上,同理。

2.选中地线、VCC3.3、5V等网络,隐藏。(这三个网络地线铺铜还好说,最后肯定是要铺长线,几乎无解,直接先不管了)

3.自己拖动各个模块,尝试让灰色的飞线尽量短尽量少重叠,反正就是看起来尽量没那么乱
   (不要拖动单个器件,一个原理图模块的器件,一定在一起,不然布线难,信号流向也会不对)
最初的布局大概这样。
捕获.PNG
上图是历史文件里面找的,最终版本有大量微调。lcd的封装重编辑了,只留了个插座;TPAD换成了个圆片;等等。

4.说起来哪个模块应该放哪,需要经验,懂原理,所以我觉得
   大体放好每个功能模块的大体位置就好,连线的时候还要根据信号流向,在小范围内微调。
   这一步之后就只能小改不能大改了。

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 楼主| 发表于 2017-8-30 14:55:58 | 显示全部楼层
本帖最后由 gtxs 于 2017-8-30 15:06 编辑

PCB第4.00步 布局微调+按信号流向布线

接下来就是暴露水平的时候了。。。
水平有限,布线需要注意的电磁兼容什么的几乎一窍不通,还好板子原理皮实,工作环境温和。
我是按照信号流向布,以后的帖子都是看着原理图一步步来:

1.首先布的DC-DC (但5V 3.3V等电源最后布)
    20170830142639.png
MP2359是开关电源稳压器,原理简单说就是:
1.SW引脚放出电流,电流流经电感L1电生磁,储能,流进C47充电;
2.SW断开,L1磁生电,电流从gnd经过D4、L1继续给C47充电;
3.控制SW闭合断开的时间,就可以控制给C47充了多少电,即控制电压。

4.怎么决定SW闭合断开的时间?检测VBTN的电压,反馈控制,高了少输出点,低了多输出点。
   FB引脚检测,经过R45和R43分压的VBTN的电压,为何分压?为了输出可调啊,改变阻值,可以稳出5V也可以稳出6V。
5.EN是芯片使能引脚。
6.C48 C49对输入稳压去耦滤波。D5限制电流方向。
7.C41和BST引脚,这个很有意思:
   BST,boot strap 靴带,古代老外穿靴子,筒长不好穿,就在口后侧缝个带,穿的时候拉着带容易穿上。
   SW引脚开关切换并不是那么顺畅,有这个引脚配合可蓄电的电容C41补偿,开关更迅捷。原理与内部晶体电路设计有关,不展开了。

所以布线也尽量按照上述的电流流向走,走大电流的线尽量粗短,参见下图:
20170830144904.png
c47可以再向下一点的,D4正极线太细,唉。

具体步骤:
嗨,没什么步骤,就用工具栏上“交互式布线”,划线就行了
20170830145907.png
提几个技巧:
1.划的线就是真实的铜,最好一根线练好,不要露线头,系统和厂家都不会管线头,图上什么样制好的板就什么样。
2.可以用退格键删除线。
3.走线拐弯尽量145度,线与线夹角小于90最好,电流和车流一样,拐急弯不好


补充内容 (2017-9-13 17:37):
注意,注意,图是全画好后截图的。电源和地肯定是最后布
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 楼主| 发表于 2017-9-2 12:56:38 | 显示全部楼层
本帖最后由 gtxs 于 2017-9-2 12:57 编辑

PCB第4.01步 布局微调+按信号流向布线

说一下触摸按键,光盘带的那个ad9库里有个按键封装,然而无法连线,具体原因未知,
不过这个触摸按键,自己放一块铜皮即可。
捕获.PNG        20170902124300.png
左边是原子的原版,右边是我自己画的,黄色的是丝印,实际上就只有一个圆形的铜皮,扯根线出来连到R41上即可,但是注意:
圆铜皮背面(bottom layer)一定要铺地!
原理呢,其实很简单,别想复杂了:
1. 咱这是双面板,顶层底层都能铺铜。
2.这块圆铜皮在顶层(top layer),它和底层(bottom layer)的大面积铺的地,构成两个铜皮极板,类似电容的两个极板。
3.不导电的树脂基板是电容介质,这就是个电容。
4.手指触摸这个圆铜皮,由于人本身是个大型导体,这个铜皮-树脂-铜皮构成的电容会产生容量变化。
5.检测电容的容量变化,可以判断是否有手指触摸。
另外,这个圆铜皮上可以覆盖阻焊层,圆四周的top layer上可以铺地也可以留出空不铺,原子的板子没铺。


补充内容 (2017-9-26 14:34):
蓝色字错了。圆背面可以没铜,圆四周有铜也可以——只要构成两个极板就行。参考这个专用芯片第13页的介绍:https://wenku.baidu.com/view/909d8b1227d3240c8547ef65.html
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停更说明

本帖停更,时间不多,遗忘很多。十一,年假,有时间再说吧。

PCB布线布通,开发版能用并不是很难。
规则里面,设置一下,板子的线宽,过孔孔径符合厂家工艺水平就行。
画完了,工具菜单里面有设计规则检查
电源线要加粗,布线树状,不要成环路
底线就近打孔接地,晶振电容在芯片和晶振之间,晶振下不要有线和铜皮。唉还有很多有空再说。上张图参考吧
20170913180028.png
高亮的是VCC3.3M。布线肯定还有问题,usb都没差分、、将就看吧
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gtxs 发表于 2017-8-11 17:39
原理图第3.00步:开始原理图的具体电路绘制
第2.00步划分层次只是一点软件设置和理论规划。具体的port绘制 ...

可以问一下 C:\Users\chao\Desktop\捕获.jpg
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可以问一下原理图中是不是有一条线上包括两个网络标号,但百度一下似乎不能
另外speaker 中的两个点sp 怎么画

新手求指教!
捕获.JPG
捕是获.JPG
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严姜超 发表于 2017-10-27 21:31
可以问一下原理图中是不是有一条线上包括两个网络标号,但百度一下似乎不能
另外speaker 中的两个点sp  ...

@gtxs
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战舰版原理图现在看来已不是尽善尽美

dm9000比较贵,几块钱用个phy,配合软件lwip就可以联网

音频芯片也有很多替换方案

sd卡座用小卡座更好
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2.这两个点原子哥给做成元器件 ...

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