Expert电子实验室--嵌入式多功能调试器Exlink硬件剖析
哈哈,容我介绍一下,假如咱们对电子感兴趣,能够看一下下面的图片,会常常更新优异的原创文章。再次感谢每一个尽力的电子爱好者。
1 前语
开源链接:Exlink最好用的嵌入式多功用调试器
咱们好呀,在阅读网站的时分,忽然看到这样的一个著作,瞬间眼前一亮。这个项目是Expert电子实验室规划的。一个小小的的设备居然能够有这么多的功用。这个属实是咱们电子爱好者的福音啊!!!这样的话,自己的桌面岂不是干干净净的,大大小小的仪器仪表都不必摆着占空,想想就乐滋滋的。
慨叹了良久,咱们先从著作的硬件部分看看它是怎样规划的。有句话说的好,千万不要凭空捏造,必定要多去学习。看的多而且考虑的多,自己的才能就会越来越强。
2 原理总览
在上图中,咱们能够看到共分为两个PCB板,别离为功率操控板以及信号板。
3 信号板
3.1 RP2040介绍
首要电路较为简略的是信号板。了解树莓派的小伙伴对RP2040必定不生疏,大名鼎鼎的pico开发板正是运用了这款芯片。它是LQFN-56(7x7)封装的,焊接难度仍是有的,用焊锡膏+风枪,焊锡膏+加热台,都是不错的计划。
RP2040参阅手册。引脚有56个,能够看到能用的GPIO仍是许多的。
在本次项目需求规划RP2040的最小体系电路,如下图所示。除了主角RP2040外,还有100nf滤波电容,12mhz晶振,W25Q16 FLASH 存储器(SPI通讯)且有2MB容量。别的还有两个开关,别离接到RUN和ADC3引脚。
其间较为重要的是CHAN0~CHAN7。这儿的接口功用是逻辑分析仪8通道接口。
注:这儿首要参阅的计划是:RP2040逻辑分析仪项目:logicanalyzer
3.2 板对板衔接排针
这儿规划的意图是便利进行功率操控板和信号板的衔接,选用1.27mm距离的排针,愈加适合于较小的PCB。回想一下,咱们平常规划是不是都是运用的了解的老朋友,2.54mm距离的。
细心看了一下信号,均是USB信号。
这儿附上一个图,感受下1.27mm距离的排针。
3.3 USBA
USBA的电路就显的简略许多,最重要就一组USB信号了,焊接也是十分简略。当然封装挑选的贴片方法,这样拆装愈加便利。
3.4 信号引出接口
在信号引出接口方面,信号没有直接引出,挑选了BAV99S这款开关二极管,其实能够看出,是两个二极管的串联,一端接入GND,另一端则接入3.3V电压。两个二极管的中心则参加信号源。
作者充分考虑了,外接IO口需求运用ESD器材和限流电阻维护,避免静电击穿。留意,这儿的限流电阻是33Ω
3.5 CH549G单片机
下方的原理其实是规划了一个daplink下载调试器。这儿我的思绪就拉回了我做daplink的项意图时分,其时运用的计划stm32单片机,本来条条路途通罗马啊。SWD和SCK下载程序用,RXD和TXD串口通讯用,本次项目运用的ch549G其实是一个单片机,咱们向里边烧录固件就能够啦。
参阅项目:依据CH549的DAPlink项目
这儿附上我之前规划的daplink,全当留念一下了。
3.6 自己的一些考虑与感悟
到这儿,信号板的功用就介绍结束了。让咱们看看项意图PCB图纸吧。
这儿说下,PCB规划的十分好,我提一下自己的主意哈,因假如信号高速收集的话,那就必定要考虑信号的传输问题了,加上蛇形走线,使得每一个信号走线等长,这样在进行高速收集的时分,时序方面会愈加安稳一些。
4 信号板
4.1 电源总览结构
电源规划是一个中心的内容。下图中,首要包括Typec电源输入,DCDC降压,CH224K快充拐骗、MP28167的5V降压电路、IP5306电池办理、SY8120B的3.3V降压电路
4.2 Typec电源输入
这儿需求留意的是,typec输入的12V需求运用PD充电器进行供电。
下方是typec的原理图,整体较为简略。需求重视CC1和CC2,以及USB信号。这儿为了安全考虑,参加了一个自恢复保险丝。
保险丝的参数如下,坚持电路是50mA。这儿运用自恢复保险丝的长处是,保险丝能够重复运用。还记得小时分,晚上家中停电,家中老一辈检查出原因是保险丝断掉,其时没办法持续运用啦,就只能更换新的保险丝了。
4.3 CH224K快充拐骗
这儿放下CH224K芯片手册链接。芯片手册
首要啥叫拐骗呢,我听到这个名词也是一脸懵,这儿上链接。
PD拐骗是个啥玩意? 听着姓名怎样这么古怪。
其实呢,举个日子中的比方,咱们手机就有快充功用。这儿我的了解是首要充电器必定要有快充功用的,其次手机必定要支撑快充。
充电器相当于主机,手机相当于从机,两者之前经过协议进行通讯终究完结快充的功用。由于在许多项目中,需求运用到快充充电器,能够用芯片伪装手机来让充电器进行快充 PS:这儿是我的个人了解,有过错欢迎纠正。
原理图中能够看到芯片的CFG1对gnd参加24K欧姆的电阻,能够看出恳求的电压是9V。
4.4 DCDC降压
DCDC降压选用MP28167GQ-A。
定睛一看,这个原理图晕晕的,不可,得去歇息一会了。介绍我附上芯片手册。
这儿需求留意一下,假如咱们挑选MP28167GQ-A-Z
MP28167GQ-A-Z芯片手册
这个芯片,应该是没办法运用的,我这儿给咱们看看芯片手册的参阅图。这儿在FB引脚和OUT引脚之前需求参加三个电阻,当然需求装备不同阻值,才能够输出不同的电压。
在复刻谈论区中也有小伙伴提及,没想到居然有这样的差异。
上要点啦,上要点啦,上要点啦。重要的工作说三遍。这儿介绍MP28167GQ-Z
MP28167GQ-Z芯片手册
咱们上一下芯片手册的引荐图。这个就没问题啦,这款芯片仅仅少了IIC的接口,其他功用都是存在的。而且最重要的是调配的三个电阻不存在,输出是固定的5V输出。
这是datasheet中的原话。
4.5 IP5306电池办理
提到充电放电,这儿运用的是IP5306这款芯片。
持续上芯片手册,IP5306芯片手册,在手册中现已给出了完结的规划参阅图,本项目选用的是单灯方法。这儿的DC+5V是来自DCDC降压得到的5V电压。+5V给后续的元器材供电。
4.6 DC3V3电路
这儿的3.3V降压电路运用的是SY8120B这款芯片,仍是老样子,上数据手册。能够看出和芯片手册规划相似,其间47pf的电容需求留意下。
在手册中引荐22pF,这儿的作用是用来加快负载的传输。
4.7 可调电源电路
本次可调电源,运用的芯片是TPS5450QDDARQ1,这儿仍然附上芯片手册链接。
TPS5450QDDARQ1芯片手册
这儿用不同的色彩标示,在参阅电路图中,赤色区域是必不可少的。绿色的滤波电容的可调整空间就比较大了。打个比方,输入输出方位的滤波电容的规划就像是一千个人眼中有一千个哈姆雷特。
其间黄色部分是额定需求重视。在参阅规划中,想要输出5V,电阻是固定住的。依据下图的公式,能够得到VOUT=(R1*1.221)/R2+1.221 约等于5V。
在本次项目中运用MCP4017T-103E/LT来修正。这款芯片是IIC通讯且是数字电位器。参阅博客:可编程电阻-----MCP4017T-104ELT。
经过IIC接口能够装备电阻的阻值,然后操控VOUT输出的电压。更简略的说,其实就如下图所示,模拟出一个电阻罢了。
4.8 功率监测电路
看到下面的图片顿感不妙,喝口水镇定下了。
能够看出其间要害的芯片是AON7403和INA226AIDGST
1、AON7403数据手册
2、INA226AIDGST数据手册
本来AON7403是一个场效应管(PMOS管)。这时分我的思绪又被拉远,之前见到过得MOS都是一头三脚方法的,这种仍是第一次见。这儿借用项目原描绘进行答复下,选用了双PMOS背靠背衔接的电路,完结了电源的双向关断,所以咱们能够经过封闭双PMOS完结外界输入的电压丈量,翻开双PMOS时则是内部的数控电源向外输出。
INA226AIDGST则是IIC为接口,IN+接入得是VOUT_BUS+,IN-接入得是VOUT_BUS-
INA226数据手册
下图中能够看出共有4个中心的寄存器,power寄存器、current寄存器、voltage寄存器、alert寄存器,INA226将测得的功率数据反馈给单片机。
4.9 USBHUB
参阅文章:
1、USB HUB简述
2、怎么挑选正确的USB Hub?
3、USB扩展坞和USB HUB的差异是什么?
4、依据VL813的USB3.0-HUB规划
谈及usbhub,我感受许多,之前买了一台笔记本电脑,只要一个usb的口,假如不参加一个usbhub的话,就会很费事的。一个小小的设备能够衔接多个设备,比方能够一起接入鼠标,U盘,移动硬盘,键盘,能够说十分的强壮。
本次规划运用的是CH334F这个芯片,这个芯片类型是集线器、接口协议是 USB2.0,USB3.0就不支撑啦。数据速率是480Mbps。
CH334F数据手册
可是,可是它的封装是QFN-24封装的,对焊工仍是有要求的。
下图是数据手册的参阅电路,赤色是扩展端,绿色是单口端。
Exlink中V5和VDD33都接入了3.3V电压,原因是出于下图的考虑。
4.10 1.27mm排针
这个就不介绍了哈,是和信号板衔接的当地。这儿首要的信号时三组usb信号,3.3V,5V,GND。
4.11 单片机最小体系
Exlink项目运用的是ESP32单片机,在一个项目中,学会规划单片机的最小体系很重要。
该芯片是QFN56封装的,对焊工仍然有要求。
其间包括外接Flash芯片(W25Q128),40mhz晶振电路,按键电路,复位电路,程序下载功用电路,天线电路。
4.12 蜂鸣器电路
驱动蜂鸣器方面运用的是AO3400的NMOS管。
当BUZ信号输出高电平的时分,蜂鸣器鸣叫。当BUZ信号输出低电平的时分,蜂鸣器不鸣叫。这儿需求对NMOS管运用有个根本的了解。
4.13 屏幕接口
这儿凭借exlink项意图原话来答复下,触及的通讯协议有I2C和SPI。
屏幕选用的是1.69寸的电容接触屏,驱动芯片为ST7789V(spi接口),接触驱动为CST816T(i2c接口),采样排线插接的方法装置
接口如下图所示,能够看出它是翻盖式。
4.14 2.54mm排针
在信号引出接口方面,信号没有直接引出,挑选了BAV99S这款开关二极管,其实能够看出,是两个二极管的串联,一端接入GND,另一端则接入3.3V电压。两个二极管的中心则参加信号源。
作者充分考虑了,外接IO口需求运用ESD器材和限流电阻维护,避免静电击穿。留意,这儿的限流电阻是33Ω
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