花30元自制一块核心板

本文作者：立创开源硬件平台 OSHWHub 用户@嘉立创EDA课程案例推荐，禁止商用，未经许可禁止转载，点击查看原文章




首先，这个代替STM32的国产芯片，名叫——HK32F103C8T6。

使用它的原因，是因为它内置高性能的ARM Cortex-M3内核，拥有丰富的外设配置，且价格便宜，功耗低。

核心板由下方所述的6个部分组成，看拆解图会更直观。

  

图2-1 HK32F103C8T6核心板资源图解

①主控芯片：HK32F103C8T6，LQFP-48;
②电源接口：TYPE C，插件2Pin;
③LED显示：1个电源指示灯，1个状态显示灯；
④启动模式：BOOT模式配置，2x3Pin直插排针；
⑤调试接口：SWD烧录方式，4Pin弯插排针；
⑥外接引脚：引出可编程IO口，2个1x20Pin直插排针。



核心板的电路设计比较简单，本章节，我会把电路拆为5个部分，分别说明一下原理。




01、 电源电路

电源电路主要由TYPE-C供电电路和LDO-5V转3.3V电路组成，采用2Pin的TYPE-C接口，简单方便，易于焊接。

  

图4-2 TYPE-C供电电路

其中，LDO-5V转3.3V降压电路，从TYPE-C供电电路的5V输入经过LDO降压输出为3.3V，给主控芯片供电。

电容为滤波作用，让输出的电压信号更加平稳。

  

图4-3 LDO-5V转3.3V电路

02、主控电路

HK32F103C8T6引脚大致可分为4个种类，分别是：电源，时钟，控制和I/O引脚；

  

①VBAT(1.8-5.5V)：接外部电池，为RTC、外部振荡器和后备寄存器供电，不需要可以接电源；
②VDD(2.0-5.5V)：单片机的供电电压，为I/O管脚和内部LDO供电；
③VDDA(2.0-5.5V)：为芯片内部ADC、温度传感器等模拟器件部分供电；
④VSS：单片机的接地端；
⑤VSSA：表示模拟器件的公共地；
⑥OSC32_IN：晶振振荡器电路反相输入端；
⑦OSC32_OUT：晶振振荡器电路反相输出端；
⑧PC13-TAMPER-RTC：IO口/RTC的外接接口，有入侵检测功能，当引脚电平状态发声变化时，会产生一个侵入检测事件，侵入检测事件会将所有数据备份寄存器内容清除。
⑨PC14-OSC32_IN/PC15-OSC32_OUT：外部低速晶振（RTC晶振IO）；
⑩PD0-OSC32_IN/PD1-OSC_OUT：外部高速晶振（主晶振IO）；
NRST：复位引脚，用于外部手动复位；
⑪BOOT0/BOOT1：启动设置引脚，启动时通过读取接口状态，决定系统的启动模式；
如图4-5所示，将HK32F103C8T6引脚全部引出，会方便扩展项目开发。

这里的电容为滤波作用，在绘制PCB时应尽量靠近芯片的引脚放置，主控电路引脚接法如下图所示。

图4-5 HK32F103C8T6主控电路

03、晶振电路

晶振的作用是给最小系统提供时钟信号，晶振旁的电容作用是保证输出的震荡频率更加稳定。

32.768kHz晶振为RTC提供时钟信号， 8MHz晶振电路为单片机提供时钟信号；若用不到RTC功能，那么RTC晶振可以不连接。

图4-6 RTC晶振电路

04、复位电路
复位也叫重启，按下SW1按键，主控NRST引脚被拉低，产生外部复位脉冲使系统复位；松开SW1按键，恢复正常工作状态，复位引脚处于高电平状态。

图4-8 复位电路

05、外围电路

①通电时，电源指示灯（红）亮起，证明最小系统供电部分正常工作。

测试状态显示灯（蓝）用于给单片机PC13引脚测试，通过程序实现测试灯的亮灭。

图4-9 LED指示灯电路

②SWD下载接口，采用SWD烧录方式，预留出1x4Pin的弯插排针接口，用于下载调试仿真程序。

电容为滤波作用，使下载烧录性能更加稳定。

图4-10 下载电路

③boot选择模式，在下载烧录前需通过BOOT0和BOOT1两个引脚的高低电平来控制单片机的启动模式才能成功下载程序，详细配置见下表1-1所示。

图4-11 BOOT模式选择

  

表1-1 BOOT引脚配置启动模式

使用SWD烧录时，需要把BOOT0和BOOT1接地。
使用串口ISP烧录时，需要把BOOT0接电源，BOOT1接地。
④外接IO口的作用是——方便扩展项目，便于各种功能的验证。
它要使用2个1x20Pin的2.54mm排针，将单片机的I/O引脚引出，兼容其它主流单片机核心板的引脚排列。

图4-12 外接IO口

3、物料盘点

  

4、注意事项

最后，说明一下原理图设计、PCB布线、焊接，调试的注意事项，一共4个部分。

01、绘制原理图

①按模块电路划分进行绘制，注明电路功能；

②用不上的引脚应放置非连接符号，专业规范；

③在图纸属性上填写工程名称等信息；



02
PCB Layout
①主控芯片以45度摆放，方便与扩展引脚的外接排针走线；

②滤波电容应注意电流流向，尽量离滤波元件近一点；

③晶振尽量紧挨芯片，底部不要走线，防止信号串扰；

④走线优先走直线，需要拐弯的地方以钝角或圆弧为主；

⑤在绘制调整完PCB后加上泪滴，使板子更加美观稳固；

⑥添加丝印标识，注释说明接口功能；

⑦JLCJLCJLCJLC指定客编丝印可藏在器件下，成板美观；

图6-1-1 PCB走线参考图-顶层

图6-1-2 PCB走线参考图-底层

03、焊接

①在进行焊接时，可在嘉立创EDA的工具栏中点击焊接辅助工具，实时交互方便焊接；
②在焊接顶层时，主控芯片建议优先焊接，避免其它器件影响焊接；
③焊接排针时可用一块空板或洞洞板顶住，防止焊斜，影响使用；
④焊接顺序应遵循从低到高原则进行，避免影响小器件的焊接；

  

图6-2-1 PCB空板-顶层

  

图6-2-2 PCB空板-底层

图6-4 3D渲染图

04、调试

①上电调试前应检查焊接是否有虚焊短路等问题，检查无误才可上电测试；
②使用SWD烧录时，需要将BOOT0和BOOT1用短路帽接地；
③需提前下载安装HK32F103支持包。

  

图6-5 HK32F103C8T6最小系统工作图

6、优势特点

最后的最后，再简单说明一下核心板的优势特点。

  

①板子外观小巧，尺寸仅为（53.3mm*22.9mm(2100mil*900mil)；
②兼容STM32F103C8T6和其它主流F103核心板引脚排列。
③价格便宜，超低功耗，功能引脚丰富，性价比高；

④使用嘉立创优质PCB以及正品元器件，保障产品质量；

更多详情及附件，可从原工程查看。

本文作者：立创开源硬件平台 OSHWHub 用户@嘉立创EDA案例课程推荐，禁止商用，未经许可禁止转载