嵌入式电路设计（第一个商业pcb电路图绘制）

Posted 2021-12-03 费晓行

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2020.10.31日更新：

   已经生成gerber文件，发送给嘉立创打样。

    使用了下单助手，下单成功后会有一个成功下单得提示，免费打样。

    虽然我们学习电路图的时间并不长，但是事实上来说，已经可以去画简单的产品电路图了。换句话说，我们画出来的电路图产品可以卖钱的。什么电路图，其实就是usb2ttl电路图。大家可以自己淘宝或者jd上面查看一下，一般这样的电路板都要卖个十几到几十块钱。

    早前我自己在买电路开发板的时候，上面的串口都是db9那种才能连上去，就是下面这个样子

    这种接口比较便宜，也比较方便，之前很多个人电脑都是带有这种接口的。而且不只是这个，以前并口都是pc电脑的标配，只是现在很少了。时代发展到现在，纯的db9接口已经很少了，大部分电脑也默认只安装了hdmi、usb这些常用接口，甚至部分电脑连网口都没有，比如说苹果电脑，更不要说串口这种只有开发的时候才会看得到的接口。所以，这个时候，就出现了usb转串口这样的工具电路板，

    这种开发板其实原理非常简单，主要的工作都由usb2ttl的芯片帮我们完成了。这方面的芯片种类其实不少，比如常用的就有pl2303、ch340系列，其中ch340价格比较便宜。所以，今天我们就可以尝试一下制作一个usb2ttl的电路。

1、原理图

    电路图的部分来自于ch340芯片公司的bbs论坛，地址在这，http://www.wch.cn/bbs/thread-67494-1.html

 ，相关电路图如下所示，

2、电路图分析

    整个电路比较简单，总共有4个部分，左上是一个usb接口。右上是ch340n的芯片。左下是三个led二极管。右下是排针连接器。

3、绘制电路图

    这里不涉及到电路图的设计，纯粹是电路图的绘制部分。对于新手来收，初期的时候，学习和参考别人的电路图是非常重要的。比如说哪里是电源，哪里是晶振，哪里是信号，哪里是模拟，哪里是数字，这些都要心里想清楚，

    电路图无论大小，也是一部分一部分绘制的。一般电路图是这么做的，

    a、 摆放好器件，比如电阻、电容

    b、摆放好芯片，如果有芯片的话，或者库里找

    c、开始连线，如果有电源和地，也要加上电源和地

    d、添加网络标签

    e、修改数值，比如电容、电阻的数值

    f、全部结束后，确认没有遗漏的连线，不需要连接的线打一个x即可

    g、修改器件的封装，准备pcb、没有封装的话，准备绘制器件封装

    一切都做完之后，你也会得到这样的一个原理图，

4、pcb绘制

    前面几篇blog，pcb的部分讲的少，这部分可以多说一些。很多时候，有一些公司自己是只负责电路图设计的，pcb是外包出去的，至少我知道的很多大公司是这么做的。而对于规模比较小一点的公司，硬件工程师除了设计电路图，还要自己负责pcb设计，等板子打样、smt贴片回来之后，一些不好焊接的部分还需要自己用烙铁焊上。这还没结束，有一些单位，板子上电后，最小系统如果没有起来，板子本身是不能交给嵌入式工程师的。

    回到今天的这个电路图，在进行pcb之前，我们首先把所有的器件布局好。有了好的布局，其实这件事情就成功一半了。参考别人的经验，我们把usb口和排针分别放在板子的两侧，中间放上ch340n芯片。那么电阻和电容怎么放呢？

    其实，在这个问题上，我一开始也犯了错误。如上图所示，一开始没有考虑到电路图的实际情况，那就是电阻和发光二极管其实是连在一起的，不能分开。电容的部分，主要都是和ch340n连在一起的，只要靠近芯片就可以了。所以最后布局和走线变成了这样，

    pcb走线很多时候不是一下子可以完成的，推到重来也不是不可能，特别是对于新手来说，那更是经常发生的事情，不过这里面还是有几个原则需要注意下 ，

    a、布线尽量先布一面，实在不够了，从背面走线

    b、同一个方向的器件都是竖着放，或者横着放，尽量规整一点

    c、注意差分走线

    d、gnd的覆铜统一处理

    e、注意添加泪滴

    f、最最重要的，就是一定要做drc检测。

    pcb不断改进和优化，这也是常有的事情，这个时候注意一下版本的控制，可以生成多个版本的pcb文件。如果需要看一下效果图，那么也可以看一下2d、3d图，

    最然，我们回过头看一下，覆铜后的电路板是什么样的，

5、查看bom表和gerber文件

    在lceda工具里面提供了这两个功能。bom表告诉我们电路板里面有哪些器件，gerber文件是交给pcb生产厂家的。如果不想自己焊接，也可以在厂家的商城里面购买器件、smt贴片，这些都是需要额外加费用的。

     上面都是设计部分，后面也会自己打样，焊接，看看效果如何。至于说usb2ttl的驱动，这部分不需要自己完成，一般都是由芯片厂家来做的，只要usb正常上电，如果电路板没有问题的话，在windows的管理器里面就会有一个com接口，这就代表板子没问题，usb2ttl的功能可以正常使用了。