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嵌入式电路设计(第一个商业pcb电路图绘制)

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嵌入式电路设计(第一个商业pcb电路图绘制)

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费晓行 2021-10-30 14:06:56 62
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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

RS232 interface

    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。


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