14 советов по проектированию платы для программирования и тестирования печатных плат

Дизайн системы

1.Система / Эскизный проект

При программировании печатных плат основное внимание должно быть уделено пониманию общего дизайна платы до того, как вы начнете. Когда вы знаете, какой компонент подходит, процесс проектирования становится намного удобнее.

Предварительный проект состоит из двух важных этапов. Во-первых, вы должны построить схему всей системы. Относитесь к этому как к своему плану дизайна. Схема покажет вам, что такое входы и выходы, не вдаваясь в подробности.

Это нужно для того, чтобы иметь представление о том, как вся плата функционирует и подключается.

2.Блок-схема

Блок-схема включает по одному блоку для каждого значимого кластера компонентов. То, как эти модули связаны друг с другом, как они взаимодействуют и какое напряжение проходит через каждый каскад.

Когда все эти блоки добавятся на схему и сколько потребуется начальной энергии, добавьте эти детали на картинку. Это облегчит вашу работу, поскольку даст представление о том, нужны ли вам какие-либо регуляторы напряжения для переключения для каждого основного блока.

Вам нужны переключатели для управления напряжением, потому что две электрические части связаны друг с другом через напряжение. Когда эти две электрические части используют разные уровни энергии, вам необходимо использовать переключатель.

3.Выберите микроконтроллер

Вы можете решить, какой тип микроконтроллера использовать, основываясь на некоторых необходимых деталях, таких как стоимость, доступность, свойства и т. д. Вы можете получить все эти данные на сайтах дистрибьюторов.

Цена важнее производительности. Arm Cortex-M — это качественный MC из-за того, насколько они дешевы и насколько производительны. Даже если вы программируете печатные платы только для 8-разрядной версии, вы можете позволить себе и должны использовать 32-разрядную версию Cortex-M.

Производительность — зависит от количества контактов GPIO и используемого последовательного протокола.

Самые простые и дешевые микроконтроллеры будут иметь 32 контакта с различными типами функций. В верхней части линейки будет до 216 контактов; однако это может быть слишком сложно, если вы новичок.

Освинцованная упаковка — это отличная функция, потому что контакты микроконтроллера становятся легкодоступными. У пакетов, которые приходят без сопровождения, булавки спрятаны под контейнером. Это означает, что сложно добраться до гвоздей, если у вас нет доступных контрольных точек.

Программирование печатной платы — проектирование схемы

Начнем с разъема, регулятора напряжения, микросхемы MC и разъема для программирования печатной платы.

4.Конденсаторы

Для этого мы выполним следующие действия.

1. Начните проектирование с размещения конденсатора над входным контактом регулятора. Поместите другой конденсатор на выходной контакт регулятора. Первый для входного напряжения, а второй для сохранения заряда для передачи его непостоянным нагрузкам. Второй конденсатор также будет действовать для создания стабильности с регулятором. Без этого регулятор будет колебаться.

2. Рядом с выводами питания МК разместите конденсаторы для развязки. Вы можете проконсультироваться со специалистами, чтобы понять, какой конденсатор использовать для этой функции.

5.Распиновка микроконтроллера

Производители микроконтроллеров обычно настраивают множество различных функций на один и тот же контакт, чтобы уменьшить общее количество необходимых крепежных элементов.

Вначале использование гвоздя начнется автоматически. Но эти штифты могут иметь и альтернативные функции. Убедитесь, что никакие две службы не нужно назначать на булавку.

6.RC Генераторы

Часы являются необходимым компонентом, поскольку они определяют, что микроконтроллер выполняет функции в правильной последовательности каждую секунду. Некоторые микроконтроллеры с предустановленными часами наблюдают за таймерами, также называемыми RC-генераторами. потому что они сочетают в себе синхронизацию как конденсатора, так и резистора. Недостатком этого является то, что они имеют более низкую точность. Температура может существенно повлиять на уровень точности колебаний.

Для стартовых наборов они превосходны. Но если вы разрабатываете что-то, что требует предельной точности синхронизации, то эти часы не рекомендуются.

7.Коннектор для программирования

Существует только два протокола программирования:протокол JTAG и протокол Serial Wire Debug.

SWD требуется всего пять контактов для тактирования, ввода-вывода, заземления, вспомогательного напряжения и сброса. Если вы хотите создать небольшую доску, это может быть идеальным выбором.

Разъемы JTAG могут иметь большое количество контактов и подходят для сложного программирования.

8.Мощность

Микроконтроллеру необходимо дополнительное напряжение для управления компонентами. Для этой цели можно использовать внешнее зарядное устройство USB. Рассчитайте выходное напряжение, подаваемое на регулятор, и его стабильный выходной сигнал, чтобы решить, какой источник питания подходит для вашей конструкции. На 1 контакт GPIO требуется около 24 мА тока, поэтому рассчитывайте ток источника в зависимости от этого. Для базовых моделей микроконтроллер с легкостью может потреблять до 300 мА.

9. Проверка электрических правил

Вы можете поставить некоторые ошибки для пинов с помощью цветных галочек. Он мгновенно сообщит вам, есть ли какие-либо проблемы с доской и где они возникают.

Последний шаг – убедиться, что у вас нет коротких замыканий в ставках, контактов, которые касаются друг друга, или каких-либо контактов, остающихся неподключенными.

Дизайн компоновки печатной платы

На этом этапе вы можете начать размещать все компоненты внутри конструкции печатной платы. Затем вы можете использовать «преобразовать в печатную плату», чтобы убедиться, что проект создает окончательный продукт со всеми компонентами на месте.

10. Размещение компонентов

На этом шаге можно проверить правильность расположения деталей. Если вы используете программное обеспечение для проектирования печатных плат, вы уже можете размещать компоненты на своих местах. Но для лучшей производительности макета специалисты любят делать это вручную.

Убедитесь, что регулятор позиционирует разъем micro USB, а выход находится близко к входному контакту. Затем вы можете разместить разъем для программирования в месте, которое, по вашему мнению, соответствует дизайну. После того, как все будет на своих местах, вы можете разместить резисторы, катушки индуктивности и различные конденсаторы, которые мы обсуждали.

11.Стек слоев платы

Печатная плата представляет собой набор слоев, наложенных друг на друга. Если у вас есть листы, способные проводить ток, между ними должен быть проложен изоляционный материал. У вас может быть максимум два из них, желательно снаружи. По мере того, как вы будете усложнять свои проекты, вы можете добавить больше проводящих слоев четным числом.

12.Проводка печатной платы

Монтаж проводки обычно выполняется после размещения компонентов. Вы можете сделать это автоматически или вручную. Автоматический процесс не очень эффективен.

Основной принцип трассировки заключается в том, что вам нужно будет укоротить высоту дорожек. Было бы полезно, если бы вы также уменьшили количество используемых переходных отверстий и количество поворотов на 90 градусов. Чем выше сила доказательств, тем более важными становятся эти принципы.

Вы можете использовать его через переходы, если пытаетесь снизить стоимость создания прототипа. Слепые и скрытые переходные отверстия, как правило, намного дороже. Дорожки также должны выдерживать ток, иначе он расплавится и повредит плату.

13.Проверка

При проверке вы должны убедиться, что правила проектирования проверены, а схема также проверена.

Проверка DR гарантирует, что вы использовали правильную ширину дорожки и оставили достаточно места между метками, а зазор между доской и доказательством правильный.

Drs зависит от того, какую печатную плату вы проектируете. Поэтому было бы неплохо, если бы у вас были правильные правила перед началом проектирования.

14.Создание файлов Gerber

После завершения проверки необходимо преобразовать схему печатной платы в стандартный отраслевой формат. Этот формат известен как Gerber. В этом формате каждый слой печатной платы будет иметь выходные данные в разных файлах. Шелк, сборка, паяльная маска, паста - это слои. Вам также нужно будет создать файл с информацией о расположении компонентов. Производитель будет использовать этот файл при работе с автоматической укладкой компонентов. Вы можете отправить эти файлы производителю по вашему выбору.

Обзор

Мы анализируем процесс проектирования печатных плат посредством программирования микроконтроллеров на заказ. Мы дали краткое введение в процесс, чтобы убедиться, что вы можете следовать инструкциям.

Если вам нужны дополнительные вопросы о программировании печатных плат, вы можете связаться с нами вовремя.

WellPCB уже десять лет как WellPCB предоставит вам качественный сервис и профессиональные технологии.