立创EDA入门

Posted 2022-11-29 Eric%258436

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导语：本博客为个人整理EDA学习记录帖，如有错误，感谢指正。系统学习，欢迎持续关注，后续陆陆续续更新~
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本文旨在学习交流，个人电路设计基础学习心得

参考视频立创B站官方
https://www.bilibili.com/video/BV1WJ411W7j1

文章可能有些许水，自用！！！

EDA教程

核心板“小而精”，电路尽管不复杂，但基本上覆盖了各种常用的电路
STM32资源丰富，资料非常多，性价比高
STM32F103RCT6在STM32系列中属于引脚数量少但功能齐全的单片机
STM32核心板可以直接用于学习单片机程序设计
STM32核心板可以完成从初级入门实验/中级实验/复杂实验等至少20种实验

传统电路设计

本篇流程

stm32核心板

学习目标

• 了解什么是STM32芯片
• 了解STM32核心板的各个电路模块

stm32介绍

STM32芯片介绍
ST公司基于ARM公司2006年推出的Cortex-M3内核，于2007年推出了STM32系列单片机。Cortex-M3内核的计算能力是1.25DMIPS/MHz，而ARM7TDMI只有0.95DMIPS/MHz。本教程所使用的STM32拥有1us的双12位ADC，4MBit/S的UART，18MBit/S的SPI，18MHz的I/O翻转速度，更重要的是STM32在72MHz工作时功耗只有36mA(所有外设处于工作状态)，而待机时功耗只有2uA。
而且由于STM32拥有丰富的外设、强大的开发工具、上手简单的固件库，在32位微控制选型中，STM32已经成为工程师的首选。据统计，从2007年到2016年，STM32出货量累计20亿颗，十年间ST在中国的市场份额从2%增长到14%。isuppli的2016下半年市场报告显示，中国的Cortex-M市场，STM32市场份额占到45.8%

通讯下载电路

通讯-下载模块除了具备程序下载功能外，还担任着“通讯员”的角色，即可以通过通讯-下载模块实现计算机与STM32之间的通讯。另外，通讯-下载模块还为STM32核心板提供5V供电，需要注意的是，通讯-下载模块既可以输出5V电压，也可以输出3.3V电压，因此，在使用通讯-下载模块与本教程中的STM32连接时，需要将通讯-下载模块的电源输出开关拨到5V档位。

电源转换电路

电源转换电路是将5V输入电压转换为3.3V输出电压。通讯-下载模块的5V与STM32核心板电路的5V网络相连接，二极管D1 (SS210)的功能是防止STM32核心板向通讯-下载模块反向供电，二极管上会产生大约0.4V的正向电压差，因此低压差线性稳压电源U2(AMS1117-3.3的)输入端(Vin)的电压并非5V，而是4.6V左右。经过低压差线性稳压电源的降压，会在U2的输出端(Vout)产生一个3.3V的电压。为了调试方便，电源转换电路上设计了3个测试点，分别是5V、3V3和GND。

JTAG/SWD调试接口电路

JTAG/SWD调试接口电路采用了标准的JTAG接法，这种接法兼容SWD接口，因为SWD只需要四根线(SWCLK、SWDIO、VCC和GND)。需要注意的是，该接口电路为儿INK或ST-Link提供3.3V的电源，因此，不能通过儿LINK或ST-Link对STM32核心板进行供电，而是STM32核心板为儿LINK或ST-Link供电。JLINK和ST-Link不仅可以下载程序，还可以对STM32微控制器进行在线调试。

独立按键电路
STM32核心板上有三个独立按键，分别是KEY1、KEY2和KEY3，每个按键都与一个电容并联，且通过一个10K电阻连接到3.3V电源网络。因此，按键未按下时，输入到STM32微控制的电压为高电平，按键按下时，输入到STM32微控制的电压为低电平。KEY1、KEY2和KEY3分别连接在STM32F103RCT6的PC1、PC2和PAO引脚上。

OLED显示屏接口电路
STM32核心板除了可以通过通讯-下载模块在计算机上显示数据外，还可以通过板载OLED显示屏接口电路外接一个OLED显示屏进行数据显示，该接口电路为OLED显示屏提供3.3V的电源。

晶振电路

STM32微控制器具有非常强大时钟系统,除了内置高精度和低精度的时钟系统外,读者还可以通过外接晶振，为STM32微控制器提供高精度和低精度的时钟系统。
下图为外接晶振电路，其中Y1为8MHz晶振，连接到时钟系统的HSE(外部高速时钟)，Y2为32.768MHz晶振，连接到时钟系统的LSE(外部低速时钟)。

LED电路
除了标识为PWR的电源指示LED外，STM32核心板上还有两个LED，LD1为蓝色,LD2为绿色，每个LED分别与一个330Q电阻串联后连接到STM32F103RCT6芯片的引脚上，在LED电路中，电阻起着分压限流的作用。LD1和LD2分别连接在STM32F103RCT6的PC5和PC4引脚上。

STM32微控制器电路

STM32微控制器电路是STM32核心板的核心部分，由STM32滤波电路、STM32微控制器、复位电路、启动模式选择电路组成。

外扩引脚

STM32核心板上的STM32F103RCT6总共有51个通用IO，分别是PAO_15、PBO15、PCO_15、PD02，其中PC14、PC15连接外部的32.768KHz晶振，PDO、PD1连接外部的8MHz晶振，除了这4个引脚，STM32核心板通过J1、J2、J3三组排针引出了其余47个通用IO。

stm32开发板可做实验

STM32核心板程序下载与验证

• 掌握通过通讯-下载模块对STM32核心板进行程序下载的方法
• 掌握通过ST-Link对STM32核心板进行程序下载的方法
• 了解STM32核心板工作原理

准备工作

将通讯-下载模块连接到STM32核心板
安装CH340驱动
通过MCUISP下载程序
通过串口助手查看接收数据
查看STM32核心板工作状态
通过ST-Link下载程序

STM32核心板焊接

能够根据焊接工具和材料清单准备焊接STM32核心板所需的工具和材料
能够根据物料清单准备STM32核心板所需的元器件
按照分步焊接和测试的方法，焊接至少一块STM32核心板，并验证通过
掌握万用表的使用方法，能够进行电压、电流和电阻等的测量

焊接工具和材料

• 电烙铁及烙铁头介绍
  电烙铁有很多种，常用的有内热式、外热式、恒温式和吸锡式，为了方便携带，建议使用内热式电烙铁，且要带烙铁架和海绵，烙铁架用于放置电烙铁，海绵用于擦拭烙铁锡渣，因此海绵不应太湿或太干，应手挤海棉直至不滴水为宜。
  电烙铁常用的烙铁头有四种，分别是刀头、一字型、马蹄形、尖头，建议初学者直接使用刀头，因为STM32核心板上的元器件绝大多数都是贴片封装，刀头适用于焊接多引脚器件以及需要托焊的场合，这对于焊接STM32芯片以及排针非常适合，当然，刀头在焊接贴片电阻、电容、电感也非常方便。
• 电烙铁正确使用方法
  电烙铁在使用之前先接上电源，数分钟后待烙铁头温度升至焊锡熔点时，蘸上助焊剂（松香），然后用烙铁头刃面接触焊锡丝，使烙铁头上均匀地镀上一层锡（亮亮的薄薄的就可以）。这样做，可以便于焊接和防止烙铁头表面氧化。没有蘸上锡的烙铁头，焊接时不容易上锡。
  在进行普通焊接的时候，一手烙铁，一手焊锡丝，靠近根部，两头轻轻一碰，一个焊点就形成了。
  焊接时间不宜过长，否则容易烫坏元件，必要时可用镊子夹住管脚帮助散热。
  焊接完成后，一定要拔掉电烙铁的电源，等电烙铁冷却以后再收起来。
• 电烙铁使用注意事项
  使用前认真检查烙铁头是否松动。
  使用时不能用力敲击，烙铁头上焊锡过多时用湿海绵擦拭，不可乱甩以防烫伤他人。
  电烙铁要放在烙铁架上，不能随便乱放。
  注意导线不要碰着烙铁头，避免引发火灾。
  不要让电烙铁长时间处于待焊状态，因为温度过高也会造成烙铁头“烧死”。
  使用结束后务必切断电源。

镊子
焊接电路板常用的镊子有直尖头和弯尖头，建议使用直尖头

焊锡
焊接焊锡是在焊接线路中连接电子元器件的重要工业原材料，是一种熔点较低的焊料，主要指用锡基合金做的焊料。根据焊锡中间是否含有松香，将焊锡分为实芯焊锡和松香芯焊锡。
焊接元器件建议采用有松香芯的焊锡，因为这种焊锡熔点较低，而且内含松香助焊剂，焊锡里面的松香起到湿润，降温，提高可焊性的作用，使用极为方便。

万用表
万用表一般用于测量电压、电流、短路、电阻和电容。在焊接STM32核心板时，主要用于：
测量电压
测量某一个回路的电流
检测电路是否短路
测量电阻的阻值
测量电容的容值

• 万用表测电压
  将黑表笔插进“COM”孔，红表笔插进“VΩ”孔，旋钮旋到合适的电压档（万用表表盘上的电压值要大于待测电压值，且最接近待测电压值的电压档位）。然后，用两个表笔的尖头分别连接到待测电压的两端（注意万用表是并接到待测电压两端），保持接触稳定，且电路要处于工作状态，电压值即可从万用表显示屏上读取。注意，万用表表盘上的“V-”表示直流电压档，“V～”表示交流电压档，表盘上的电压值均为最大量程。由于STM32核心板是直流供电，因此测量电压时，要将旋钮旋到直流电压档。
• 万用表测电流
  将黑表笔插进“COM”孔，红表笔插进“mA”孔，旋钮旋到合适的电流档（万用表表盘上的电流值要大于待测电流值，且最接近待测电流值的电流档位）。然后，用两个表笔的尖头分别连接到待测电流的两端（注意万用表是串接到待测电流的网络中），保持接触稳定，且电路要处于工作状态，电流值即可从万用表显示屏上读取。注意，万用表表盘上的“A-”表示直流电流档，“A～”表示交流电流档，表盘上的电流值均为最大量程。由于STM32核心板上只有直流供电，因此测量电流时，要将旋钮旋到直流电流档。而且，STM32核心板上的电流均为mA级。
• 万用表测短路
  将黑表笔插进“COM”孔，红表笔插进“VΩ”孔，旋钮旋到蜂鸣/二极管档。然后，用两个表笔的尖头分别连接到待测短路网络的两端（注意万用表是并接到待测短路网络两端），保持接触稳定，且要将电路板的电源断开，如果万用表蜂鸣器鸣叫且指示灯亮，表示所测网络是连通的，否则，所测网络处于断开状态。
• 万用表测电阻
  将黑表笔插进“COM”孔，红表笔插进“VΩ”孔，旋钮旋到合适的电阻档（万用表表盘上的电阻值要大于待测电阻值，且最接近待测电阻值的电阻档位）。然后，用两个表笔的尖头分别连接到待测电阻两端（注意万用表是并接到待测电阻两端），保持接触稳定，且要将电路板的电源断开，电阻值即可从万用表显示屏上读取。如果直接测量某一电阻，直接用两个表笔的尖头连接到待测电阻两端进行测量。注意：电路板上某一电阻的阻值一般小于标识阻值，因为，电路板上的电阻和其他等效网络并联，并联之后的电阻值小于任何一个电阻。
• 万用表测电容
  将黑表笔插进“COM”孔，红表笔插进“VΩ”孔，旋钮旋到合适的电容档（万用表表盘上的电容值要大于待测电容值，且最接近待测电容值的电容档位）。然后，用两个表笔的尖头分别连接到待测电容两端（注意万用表是并接到待测电容两端），保持接触稳定，电容值即可从万用表显示屏上读取。注意，待测电容应为未焊接到电路板上的电容。

松香
松香在焊接中作为助焊剂，起助焊作用。从理论上讲，助焊剂的熔点比焊料低，其比重、黏度、表面张力都比焊料小，因此在焊接时，焊剂先融化，很快流浸、覆盖于焊料表面，起到隔绝空气防止金属表面氧化的作用，并能在焊接的高温下与焊锡及被焊金属的表面氧化膜反应，使之熔解，还原纯净的金属表面。
松香的使用也很简单，打开松香盒，把通电的烙铁头在上面浸一下即可。如果焊接时使用的是实芯焊锡，加些松香是必要的，如果使用松香锡焊丝（焊丝芯内包裹有助焊剂），可不使用松香。

吸锡带
引脚密集的贴片元件在焊接的过程中，很容易造成焊锡过多导致引脚短路的现象，使用吸锡带就可以“吸走”多余的焊锡。
吸锡带使用方法很简单：用剪刀剪下一小段吸锡带，用电烙铁加热使其表面蘸些松香，然后用镊子夹住放在焊盘上，再用电烙铁压在吸锡带上，当吸锡带变为银白色时即表明焊锡被“吸走”了。注意吸锡时不可用手碰吸锡带，以免烫伤

BOM：
焊接步骤

• STM32核心板焊接第一步
  焊接的元件编号：U1
  焊接说明：拿到空的STM32核心板后，首先要使用万用表测试5V、3.3V和GND三个网络有没有相互之间短接，如果短路直接更换一块不短接的，然后将准备好的STM32F103RCT6芯片焊接到U1编号所指示的位置。
  验证标准：使用万用表，确认STM32芯片各相邻引脚之间不能短路，芯片引脚与焊盘之间也不能虚焊。这一步非常关键，尽管繁琐，但是绝不能疏忽，很多初学者就是由于这一步没有达标，导致后续焊接工作无法开展。
• STM32核心板焊接第二步
  焊接的元件编号：U2，C16，D1，C17，C18，L2，C19，PWR，R9，R7，R8，J4
  焊接说明：按照编号将对应的元器件依次焊接到电路板上。每焊接完一个元器件，都要万用表测试是否有短路现象，即测试5V、3.3V和GND三个网络有没有相互之间短路。另外，二极管（编号为D1）和发光二极管（PWR）是有方向的，切莫将方向搞反，通讯-下载模块接口（编号为J4）的缺口向外。
  验证标准：在上电之前，首先检查5V、3.3V和GND三个网络有没有相互之间短路。没有出现短路现象，再使用通讯-下载模块对STM32核心板进行供电，供电后，使用万用表的电压档检测5V和3.3V测试点的电压是否正常。STM32核心板的电源指示灯（编号为PWR）应为红色点亮状态。
• STM32核心板焊接第三步
  焊接的元件编号：R6，R14，R15，R20，R21，LED1，LED2，Y1，C11，C12，L1，RST，C13，R13
  焊接说明：按照编号将对应的元器件依次焊接到电路板上。每焊接完一个元器件，都用万用表测试是否有短路现象，即测试5V、3.3V和GND三个网络有没有相互之间短路。另外，发光二极管（LED1、LED2）是有方向的，切莫将方向搞反。
  验证标准：在上电之前，首先检查5V、3.3V和GND三个网络有没有相互之间短路。没有出现短路现象，再使用通讯-下载模块对STM32核心板进行供电，然后，下载Hex到STM32微控制器，电路板上的蓝灯和绿灯应交替闪烁，串口应能正常向计算机发送数据。
• STM32核心板焊接第四步
  焊接的元件编号：C1，C2，C3，C4，C5，C6，C7，C14，C15，Y2，R16，R17，R18，R19，J7
  焊接说明：按照编号将对应的元器件依次焊接到电路板上。每焊接完一个元器件，都用万用表测试是否有短路现象，即测试5V、3.3V和GND三个网络有没有相互之间短路。另外，JTAG/SWD调试接口（编号为J8）的缺口向外。
  验证标准：在上电之前，检查5V、3.3V和GND三个网络有没有相互之间短路。没有短路，再使用通讯-下载模块进行供电，供电后，使用万用表的电压档检测5V和3.3V的测试点的电压是否正常。STM32核心板的电源指示灯（编号为PWR）应为红色点亮状态，电路板上的蓝灯和绿灯应交替闪烁，串口能正常向计算机发送数据，OLED能够正常显示日期和时间。
• STM32核心板焊接第五步
  焊接的元件编号：C8，C9，C10，R10，R11，R12，KEY1，KEY2，KEY3，R1，R2，R3，R4，R5，J8，J6，J1，J2，J3
  焊接说明：按照编号将对应的元器件依次焊接到电路板上。每焊接完一个元器件，都用万用表测试是否有短路现象，即测试5V、3.3V和GND三个网络有没有相互之间短路。
  验证标准：在上电之前，检查5V、3.3V和GND三个网络有没有相互之间短路。没有出现短路现象，再使用通讯-下载模块进行供电，供电后，使用万用表的电压档检测5V和3.3V的测试点的电压是否正常。STM32核心板的电源指示灯（编号为PWR）应为红色点亮状态，电路板上的蓝灯和绿灯应交替闪烁，串口能正常向计算机发送数据，OLED能够正常显示日期和时间。

不同元器件焊接方法详解 B站很多视频教程，随便找个看看就行
STM32F103RCT6
贴片电阻（电容）
发光二极管（LED）
肖特基二极管（SS210）
低压差线性稳压芯片（AMS1117）
8MHz晶振
贴片轻触开关
直插元件

软件等后续整理好网盘，贴在这里。哪个步骤不会或者不熟悉，B站很多视频教程。