经验之谈part1

本文主要总结了在画主控板原理图、PCB布板和调试过程中的的经验教训，供在主控板设计时参考，针对STM32F407开发板和最小系统板。

一、原理图绘制

1.1、关于TIM 管脚的选择和使用

　1、关于TIM管脚的选择和使用出现的问题：1、将TIM的CH和TIM CHN混合使用，导致轮子跑飞。 2、编码器TIM管脚选择错误

STM32F4 的定时器功能十分强大，有 TIME1 和 TIME8 等高级定时器，也有 TIME2~TIME5，TIM9~TIM14 等通用定时器，还有 TIME6 和 TIME7 等基本定时器，总共达 14 个定时器之多。

STM3的通用TIMx (TIM2~TIM5和TIM9~TIM14)定时器功能包括：
1)16位/32位(仅TIM2 和TIM5)向上、向下、向上/向下自动装载计数器（TIMx_CNT），注意：TIM9~TIM14 只支持向上（递增）计数方式。 2)16 位可编程(可以实时修改)预分频器(TIMx_PSC)，计数器时钟频率的分频系数为 1～65535之间的任意数值。 3）4个独立通道（TIMx_CH1~4，TIM9~TIM14 最多2 个通道），这些通道可以用来作为：
A．输入捕获
B．输出比较
C．PWM生成(边缘或中间对齐模式) ，注意：TIM9~TIM14不支持中间对齐模式 D．单脉冲模式输出
4）可使用外部信号（TIMx_ETR）控制定时器和定时器互连（可以用1个定时器控制另外一个定时器）的同步电路。 5）如下事件发生时产生中断/DMA（TIM9~TIM14不支持DMA）：
A．更新：计数器向上溢出/向下溢出，计数器初始化(通过软件或者内部/外部触发)
B．触发事件(计数器启动、停止、初始化或者由内部/外部触发计数)
C．输入捕获
D．输出比较
E．支持针对定位的增量(正交)编码器和霍尔传感器电路（TIM9~TIM14 不支持）
F．触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理（TIM9~TIM14不支持）

编码器管脚A_1和B_1需要是一个TIM,A_2和B_2是一个TIM，不能用其他地方用过的TIM，尽量使用已经使用过的管脚如：A_1:PB6/B_1:PB7/A_2:PA0/B_2:PA1.

底盘电机信号不能同时使用TIMCH和TIMCHN，因为CH和CHN是反向关系，即一个信号与另外一个信号反，程序控制时正转ch是1那么另外一个就是-1，会给程序控制上带来麻烦，因此一般情况下不使用CHN

参考资料：http://www.docin.com/p-972459340.html

　红外接收分为接收头和接受管2种，一个是3引脚，一个是LED型2引脚，注意，接收头和接收管是2种不同的器件。

1.2、关于CAN 的使用

若要使用CAN2，就要先将CAN1打开，因此使用CAN1，不用CAN2

CAN1 TX: PA12 PD1 RX: PA11 PD0 另外要注意CAN芯片的VCC和GND都需要连接

1.3、接收管

①关于接插件的选择接插件有molex、排针、排母三种方式（现在不用vH头），其中molex相对比较稳定。在布板时，可以使用直的molex使板子尽量小，但是要注意直molex的方向，以及与周围元器件的距离，如果与其他部分离得太近在拔插时很不方便。使用直插molex不如弯的稳定，容易把外壳拔掉，可以考虑在测试好后将直插molex周围加一些胶，如果没有直的需要将弯的掰直时要注意方向。

两条线的一侧是带有卡扣的一侧

②关于地隔离问题 SGND是模拟地，GND是信号地，只要是地，最终都要接到一起，然后入大地。如果不接在一起就是“浮地”，存在压差，容易积累电荷，造成静电。模拟地和数字地必须进行隔离，如果把模拟地和数字地大面积直接相连，会导致相互干扰，但是不短接又不妥。目前常用的是用0欧电阻将地连接起来

③原理图各模块的标注要具体如下：

④要留有5V、地，多余普通IO口、串口，可以把5V、地用1*2 molex便于引出。如：

⑤仅对于灰色的数字陀螺仪，最小系统板数字陀螺仪接出来时MISO和GND之间接一个1K欧的下拉电阻

⑥当同时作为TIM输出时，在不同模块的不能用同一个通道，如果两个需要同步，可以使用同一个通道 ⑦PA14是烧录管脚，不能用于其他功能 ⑧使用光耦（舵机处等）需要在输出信号的管脚位置加上上拉电阻和电压如：

⑨对于不熟悉的模块可以参考以往主控板的管脚，但是在参考时一定要考虑是否和现有的管脚冲突 ⑩在TIM管脚选择时，对于需要比较少的同一个TIM的，比如涡轮涡杆只需要一个单独的TIM，可以选取比较类似TIM12等，对于需要很多个通道的选取TIM1、TIM2有较多个通道的

二、PCB布板

1、在布板前要设置好规则，选择合适的线宽，一般设置GND: 1.2mm 、VCC:1mm ，在芯片管脚处使用0.3mm的防止短路，在不会产生短路等其他影响的前提下可以粗线地方使用粗一点的线，走线尽量横平竖直，相同管脚可根据布线需要调整顺序比如红外、气缸 2、元器件摆放 PCB板上预划分数字、模拟、信号布线区域。数字、模拟元器件及相应走线尽量分开并放置于各自的布线区域内，接插件和开关尽量往外放。首先放置混合型元器件(如光耦、A/D、D/A转换芯片等)：确定元器件放置方向，尽量使数字信号及模拟信号引脚朝向各自布线区域，将元器件放置在数字和模拟信号布线区域的交界处。放置模拟电路元器件、数字元器件。优先布局重要的单元电路、核心元器件（如各种芯片），然后根据信号的流向规律摆放剩下的元器件。电源和地间的去耦电容连接走线尽量短；旁路电容尽量靠近芯片；晶振电路尽量靠近其驱动器件在布线时要把共同的工作模块放在一起，属于某模块的用于隔离的电容要放在该模块区域内，可以参考原理图的布局，使用相同电压尽量放得相近。 3、关于布线走线避免直角和锐角，一般用135度折角，两线相交直角处应用实心区域由三角形填充；先布高频信号、高速信号、时钟信号等关键信号线，过线尽量短，不能出现回环走线，尽量避免飞线；接下来布电源线，应尽量远离关键信号线，可以适当飞线；飞线不能太长，以避免衰减过多。在pcb完成后也要多观察尽量减少飞线然后布剩下的线，同一器件各管脚处的线应该“垂直进垂直出”，防止管脚间短路，可以适当飞线；适当使用敷铜，一般敷铜连接地线。 4、蓝牙口要注意插的方向周围是否有干扰 5、红外模块的缓冲器旁用1K欧排阻会节省空间，但是刷板时不如分开的电阻方便

三、调试

1、布线 ①在布线时要考虑车子的运动状态，比如能够上下移动的结构，要使其满足最苛刻的要求；气缸打出的结构一定要留有足够的余量，防止线被扯断 ②布线时信号线和电源线尽量分开 ③走线时线要捋顺，线的长度要合适，并且做好标记 2、调试过程 ①在调试过程中出现问题时的检查顺序最小系统板信号是否正常、主控板输出信号是否正常、连接主控板与器件的线是否正常，找出问题所在。 ②当因为某处错误修改主控板时要考虑对其他信号的影响，尤其是修改地线或电源线时。 ③蓝牙上有6个接口，但只需要把中间四个VCC/GND/TX/RX插到主控板上，如果插错位会出现主控板上控制电源的指示灯不亮、最小系统板上和蓝牙指示灯不亮的现象，因此在插的时候要注意蓝牙的方向和次序。另：底盘轮子跑飞电路方面可能原因： 1、最小系统板到molex之间信号线断裂 2、连接控制盒的信号线松动 3、控制盒MOT+/MOT-接反 4、电机连接控制盒线松动 5、控制盒参数需要设置 6、主控板上底盘电机连接口的地和电源的地不共地 7、管脚选择错误

参考资料：《第十三章定时器中断实验-STM32F4开发指南》《STM32F407 datasheet》《规范141101》