14 tips voor het ontwerpen van een PCB-programmeer- en testbord

Systeemontwerp

1.Systeem / voorlopig ontwerp

PCB-programmering de primaire focus moet zijn om het algehele ontwerp van het bord te begrijpen voordat u begint. Als je weet welk onderdeel daar past, wordt het ontwerpproces veel comfortabeler.

Het voorlopig ontwerp bestaat uit twee belangrijke stappen. Eerst moet u een diagram maken van het volledige systeem. Behandel dit als uw ontwerpblauwdruk. De blauwdruk zal u begeleiden over wat de inputs en outputs zijn zonder al te veel details te geven.

Het is om een ​​idee te hebben van hoe het hele bord functioneert en aansluit.

2.Blokdiagram

Een blokschema bevat één blok voor elk significant componentencluster. De manier waarop deze modules aan elkaar zijn gekoppeld, hoe ze samenwerken en hoeveel spanning er door elke fase stroomt.

Wanneer al deze blokken aan het diagram worden toegevoegd en hoeveel initiële energie er nodig is, voegt u deze details toe aan de afbeelding. Het zal uw werk gemakkelijker maken door een idee te geven of u spanningsregelaars nodig heeft voor het schakelen voor elk kernblok.

Je hebt shifters nodig voor spanningsregeling omdat twee elektrische delen met elkaar zijn verbonden door middel van contributiespanning. Als deze twee elektrische onderdelen verschillende energieniveaus gebruiken, moet je een shifter gebruiken.

3.Selecteer microcontroller

U kunt beslissen wat voor soort microcontroller u wilt gebruiken op basis van enkele noodzakelijke details zoals kosten, beschikbaarheid, eigenschappen, enz. U kunt al deze details krijgen van de site van distributeurs.

Prijs boven prestatie -Arm Cortex-M is een kwaliteits-MC vanwege hoe goedkoop ze het prestatieniveau zijn dat je eruit kunt halen. Zelfs als u PCB's programmeert voor slechts 8-bits, kunt u zich een 32-bits Cortex-M veroorloven en moet u deze gebruiken.

Prestaties - afhankelijk van het aantal GPIO-pinnen en die het seriële protocol gebruikt.

De eenvoudigste en goedkoopste microcontrollers hebben 32 pinnen met verschillende soorten functies. De top van de lijn heeft maximaal 216 pinnen; dit kan echter te ingewikkeld zijn om mee te werken als je een beginner bent.

Leaded Package – Dit is een uitstekende eigenschap omdat de pinnen van de microcontroller direct beschikbaar komen. De pakketten die zonder led worden geleverd, hebben de pinnen onder de container weggestopt. Het betekent dat het een uitdaging is om de nagels te bereiken als je geen testpunten beschikbaar hebt.

PCB-programmering - Schematisch circuitontwerp

Om te beginnen met de connector, een spanningsregelaar, een MC-chip en een PCB-programmeerconnector.

4.condensatoren

Om dit te doen, volgen we deze stappen.

1. Begin met het ontwerp door een condensator over de ingangspin op de regelaar te plaatsen. Plaats een andere condensator op de uitgangspen van de regelaar. De eerste is voor de ingangsspanning en de tweede is voor het opslaan van lading om deze door te geven aan tijdelijke belastingen. De tweede condensator zal ook werken om stabiliteit te creëren met de regelaar. Zonder dit zal de regelaar fluctueren.

2. In de buurt van de voedingspinnen van de MC plaatst u condensatoren voor ontkoppeling. U kunt experts raadplegen om erachter te komen wat voor soort condensator u voor deze functie moet gebruiken.

5.Microcontroller-pinout

Fabrikanten van microcontrollers configureren meestal veel verschillende functies op dezelfde pin om het totale aantal benodigde bevestigingsmiddelen te verminderen.

In het begin zal het gebruik van de nagel automatisch starten. Maar deze pinnen kunnen ook alternatieve functies hebben. Zorg ervoor dat u geen twee services aan een pincode hoeft toe te wijzen.

6.RC-oscillatoren

De klok is een noodzakelijk onderdeel omdat het bepaalt dat de microcontroller de functies elke seconde in de juiste volgorde uitvoert. Sommige microcontrollers met vooraf geïnstalleerde klokken kijken timers, ook wel RC-oscillatoren genoemd omdat ze de timing van zowel een condensator als een weerstand combineren. Het nadeel hiervan is dat ze een lagere precisie hebben. Temperatuur kan grote invloed hebben op de nauwkeurigheid van de oscillatie.

Voor starterskits zijn ze uitstekend. Maar als je iets ontwerpt dat extreme timing-nauwkeurigheid nodig heeft, dan worden deze klokken niet aangeraden.

7.Programmeerconnector

Er zijn slechts twee programmeerprotocollen:het JTAG-protocol en het Serial Wire Debug-protocol.

De SWD heeft slechts vijf pinnen nodig om klok, i/o, aarde, bijdragespanning en reset uit te voeren. Als je een klein bord wilt ontwerpen, dan kan dit de ideale keuze zijn.

JTAG-connectoren kunnen een groot aantal pinnen hebben en zijn geschikt voor complexe programmering.

8.Kracht

De microcontroller heeft een bijdragende spanning nodig om de componenten te besturen. U kunt hiervoor een externe USB-oplader gebruiken. Bereken de uitgangsspanning die de regelaar voedt en de stabiele uitgang daarvan om te beslissen welke voeding geschikt is voor uw ontwerp. 1 GPIO-pin heeft ongeveer 24 mA stroom nodig, dus bereken afhankelijk daarvan de bronstroom. Voor basismodellen kan de microcontroller met gemak tot 300 mA verbruiken.

9. Controle elektrische regels

Met behulp van gekleurde vinkjes kun je wat spelfouten maken. Het zal je direct vertellen of er problemen zijn met het bord en waar dat vandaan komt.

De laatste stap is om te controleren of u geen kortsluiting heeft binnen weddenschappen, pinnen die elkaar raken of een pin die niet is aangesloten.

PCB-lay-outontwerp

In deze stap kunt u beginnen met het plaatsen van alle componenten in het ontwerp van de printplaat. U kunt dan 'convert to PCB' gebruiken om ervoor te zorgen dat het ontwerp het definitieve product creëert met elk onderdeel op zijn plaats.

10.Componentplaatsing

Deze stap kan de juiste positionering van de onderdelen controleren. Als u software voor PCB-ontwerp gebruikt, kunt u al componenten plaatsen. Maar voor betere prestaties van de lay-out, doen experts het graag handmatig.

Zorg ervoor dat de regelaar de micro-USB-connector positioneert en dat de uitgang zich dicht bij de ingangspin bevindt. Vervolgens kunt u de connector voor programmering plaatsen op een plaats waarvan u denkt dat deze bij het ontwerp past. Nadat alles op zijn plaats is, kunt u de weerstanden, inductoren en de verschillende condensatoren die we hebben besproken, plaatsen.

11.PCB-laagstapel

De PCB is een verzameling over elkaar gestapelde lagen. Als je platen hebt die kunnen geleiden, moet er isolatiemateriaal tussen zitten. Je kunt er maximaal twee hebben, bij voorkeur aan de buitenkant. Naarmate u de ontwerpen geavanceerder maakt, kunt u meer geleidende lagen in even getallen toevoegen.

12.PCB-bedrading

De bedrading wordt over het algemeen uitgevoerd na plaatsing van de componenten. U kunt het automatisch of handmatig doen. Het automatische proces is niet erg efficiënt.

Het belangrijkste principe van routering is dat u de hoogte van de sporen moet inkorten. Het zou helpen als u ook het aantal via's dat u gebruikt en eventuele bochten van 90 graden zou verminderen. Hoe hoger de kracht van het bewijs, hoe kritischer deze principes worden.

U kunt het via via's gebruiken als u de kosten van het bouwen van een prototype probeert te verlagen. De blinde en begraven via's zijn meestal veel duurder. De sporen moeten ook de huidige stroom aankunnen, anders smelt het en raakt het bord beschadigd.

13.Verificatie

Bij de verificatie moet u ervoor zorgen dat de ontwerpregels zijn geverifieerd en dat het schema ook is gevalideerd.

De DR-controle zorgt ervoor dat u de juiste breedte van het spoor hebt gebruikt en voldoende ruimte tussen de merktekens hebt gelaten en dat de opening tussen het bord en het bewijs correct is.

De Drs hangt af van de printplaat die u aan het ontwerpen bent. Het zou dus helpen als je de juiste regels had voordat je aan het ontwerp begon.

14.Gerbers genereren

Na het voltooien van de verificatie, moet u het printplaatontwerp in het standaard industrieformaat omzetten. Dit formaat staat bekend als Gerber. In dit formaat heeft elke laag in de printplaat uitgangen in verschillende bestanden. Zijde, montage, soldeermasker, pasta zijn de lagen. U moet ook een bestand maken met de positioneringsdetails van de componenten. De fabrikant zal dit bestand gebruiken bij het bedienen van de automatische componentplaatser. U kunt deze bestanden naar de fabrikant van uw keuze sturen.

Samenvatting

We analyseren het PCB-ontwerpproces door middel van aangepaste microcontroller-programmering. We hebben een korte introductie van het proces gegeven om ervoor te zorgen dat u de stappen kunt volgen.

Als u meer vragen heeft over PCB-programmering, kunt u op tijd contact met ons opnemen.

WellPCB heeft tien jaar WellPCB biedt u kwaliteitsservice en professionele technologie.