1. |
SPI |
2. |
|
3. |
|
4. |
Quad-SPI |
5. |
|
6. |
|
7. |
|
STM |
F4 |
- |
U |
(GPIO) |
|
U |
|
- |
U |
(X, Y, SW - ADC) |
|
U |
|
- |
U |
|
Ввиду данных параметров было принято решение выбрать напряжение питания схемы 3.3 В, которое будет обеспечивать ВИП.
На входе ВИП по условию имеем диапазон напряжения 24.3В – 29.7В. Поддерживать необходимое для питания схемы напряжение будет импульсный
преобразователь LT3976HMSE#TRPBF.
Разработанная предварительная структурная схема изображена на Рисунке 1
Источник питания |
+27V |
ВИП +3,3В |
|
+27V |
|||
|
|
+3,3В
|
|
|
|
+3,3В |
+3,3В |
Джойстик |
ADC |
|
|
|
|
МК |
SPI |
Экран |
|
|
STM32F4 |
||
|
|
|
|
|
+3,3В |
Модуль ИК |
GPIO |
|
|
ИК-сигнал |
SWD |
Quad-SPI |
|
|
|
||
|
Разъем |
|
|
ST-Link |
программирования |
ПЗУ |
+3,3В |
|
SWD |
|
|
Рисунок 1 Предварительная структурная схема
Этап 2. Выбор электронной компонентной базы
1.Вторичный источник питания. Даташит ВИП Понижающий импульсный стабилизатор LM2595-3.3. Uвх = 27В, Uвых = 3.3В.
На Рисунке 2 представлена схема подключения импульсного регулятора напряжения.
Рисунок 2 Схема подключения ВИП
Используя формулу, представленную на Рисунке 2, произведем расчёт R2 (R1 рекомендуется взять 1 кОм)
2 = 1 103 (13.23.3 − 1) = 1.69 103 Ом
Произведем выбор катушки L1, воспользовавшись графов на Рисунке 3.
Рисунок 3 Граф выбора индуктивности
Потребление всех компонентов схемы составляет менее 0.2 А (ИК – 2мА, МК – до 86 мА, экран – 8 мА, ПЗУ – 25 мА). Следовательно, была выбрана катушка индуктивности, номиналом 150 мкГн.
Диод Шоттки(VD), входная и выходная ёмкости (Cin, Cout) были выбраны в соответствии с рекомендацией спецификации. Итоговый результат этого пункта представлен на Рисунке 4.
Рисунок 4 ВИП с компонентами обвязки
2. ПЗУ Даташит ПЗУ
Учитывая предъявленные требования, была выбрана Flash память W25N02KVZEIR. На Рисунке 5 представлены характеристики данной микросхемы (поддерживается Quad SPI). На Рисунке 6 представлена распиновка.
Рисунок 5 Свойства W25N02KVZEIR
Рисунок 6 Расстановка пинов W25N02KVZEIR
В спецификации указано, что Chip Select следует подтянуть с помощью pull-up резистора к питанию (Рисунок 7).
Рисунок 7 Подтяжка CS к питанию
Итоговый результат этого пункта представлен на Рисунке 8.
|
1 к |
R1 |
|
|
|
|
|
D1 |
|
|
|
Q_CS |
1 |
CS ROM |
VCC |
8 |
+3V3 |
|
|
|
|
||
DIO1 |
2 |
IO1 |
IO3 |
7 |
DIO3 |
|
|
|
|
||
DIO2 |
3 |
IO2 |
CLK |
6 |
SCLK |
|
|
|
|
||
|
4 |
GND |
IO0 |
5 |
DIO0 |
|
|
|
|
||
|
GND |
|
|
|
|
|
|
W25N02KVZEIR |
|
|
|
|
|
Рисунок 8 ПЗУ в схеме |
|
||
3. ИК-модуль Даташит ИК-модуль
Из компонентной базы был выбран ИК модуль TSOP31230, подходящий под предъявленные требования.
Рисунок 9 Распиновка и типичная схема подключения ИК
R1 и C1 установлены для изоляции помех.
|
|
|
|
|
D4 |
|
|
+3V3 |
1 к |
R4 |
2 |
|
IR |
|
|
VS |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
3 |
IR |
|
|
|
|
|
|
OUT |
||
|
|
C3 |
1 |
|
|
|
|
|
|
GND |
|
|
|
||
|
|
0,1 мк |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
GND |
|
|
|
|
|
|
GND |
|
|
TSOP31230 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 10 ИК-модуль в схеме
4. Экран Даташит Экран
Для данного проекта был выбран EA TFT028-23AI, представленный на Рисунке 11.
В качестве вспомогательного элемента указан ZIF CONNECTOR 0.3MM, BOTTOM CONTACT EA WF030-39S – разъем для подключения экрана к плате.
Рисунок 11 Экран для фоторамки, ее характеристики и разъем на плату
Для обеспечения проецирования экраном изображения, предусмотрена система Backlight Unit. (Рисунок 12) Ссылка на диоды
Рисунок 12 Система подсветки
5.МК Даташит МК
Входе работы был выбран микроконтроллер STM32F446 в корпусе LQFP64.
Схема подключения МК включается в себя установку конденсаторов к пинам, отвечающим за питание, фильтрующие паразитные сигналы. Схема подключения изображена на Рисунке 13.
Рисунок 13 Схема подключения МК к питанию
Подключение резонатора для генерации high-speed external (HSE) clock.
1 , 2 выбраны 10 пФ по рекомендации из даташита.
Возьмем типичный кварцевый резонатор .
От резонатора к OSC_IN и OSC_OUT через R = 0 Ом для возможности разрыва цепи.
Рисунок 14 Типичное применение с кристаллом частотой 8 МГц
6. Джойстик Описание джойстика
Был выбран 3D-джойстик (Troyka-модуль). Предлагается установка двух гнезд на плату DS-1023 - 1x3 в соответствии с схемой джойстика, представленной на Рисунке 15.
Рисунок 15 Схема подключения джойстика и его свойства
Рисунок 16 Фото джойстика и розетки на плату
7. Программатор
Для подключения программатора и прошивки МК на плату будет установлен IDC разъем BHS-10 (DS1013-10M), представленный на Рисунке 17. Вилка на Чип и Дипе
Рисунок 17 Вилка BHS-10
8. Разъем для питания
Представляю питания на плату DS-213
Рисунок 18 Гнездо питания