工业控制板开发的原因

替代PLC 不可能完成的任务，突破某个功能在速度或是数量上的限制，特殊的功能要求或是须要降低成本。博主在工控板方面积累了相当的经验，现在就为新手们铺下路吧。

PCB画板软件：AD ( Altium Designer )

硬件选择 PCB贴片封装，减小体积下面分别对电压的电源/CPU /接口电路

电源：220V/24V, 直流电源的保护问题，过冲问题，电容问题。
画框图表示一下电源的降压层级：供电电压12或24V － 5V －3.3V 一级一级把电压降的CPU使用电压。5V到3.3V使用1117 芯片降压。24V转5V 方案很多。如果须要隔离可以使用W2405 电源隔离模块，如果非隔离，可以使用TPS5430 3A 36V 可调压稳压芯片。或是CX8822_5V固定稳压芯片。

CPU：CPU 是主控板卡的核心，地位非常重要。笔者曾使用过 PIC,AVR,STM,STC, 飞思卡尔K25/K60等多种CPU , 现在已经不再纠结，最终认定了Cortex®-M 系列单片机，它价格便宜，使用方便。做低端应用可以用 STM32F0, 要系统性能有须求，可以使用 M4 或是 M7
其中的STM32H743 主频400Mhz，1024kb RAM, 2048kb Flash。写本天书够不够。

接口电路：AD/DA/DIO数字输入与输出。出于抗干扰和驱动能力的考虑，一般不会直接把单片机引脚引出到工控板的输入输出端子上，可以使用使用74HC245做为缓冲使用。大电流输出可以考虑使用功率半桥驱动芯片。

硬件的隔离保护，电源隔离，通信隔离，输入输出接口电路

PCB打板:

打板的厂家在某宝上可以搜到很多。质量都不会有问题，出于价格和方便使用的原因我选择了嘉立创，它的软件可以直接装在电脑上，下定单在软件上操作，支持微信付款。

软件算法：

定时循环与操作系统，队列，状态机，
更高速的定时循环可以在中断中运行。中断里面的数据读写要保守，防止变量竞争的发生。

通信协议：

MODBUS 与自定义通信协议
一般情况下我们可以使用问答式通信的 MODBUS RTU 串口协议或是 MODBUS TCP 以太网协议，它们的通信效率高且可靠。
须要数据快速自动返回的时候，我们须要一种更高效的自定义协议，例如：数据可以用0x5A( 8’b 0101 1010 ) 开头，然后是地址位和命令位，以校验和或CRC16 校验位结尾，这些数据中间是我们要传输的数据。

硬件和软件可靠性分析：

为了现在网购元件质量参差不齐，假货较多，厂家任意修改性能参数常见。为了能使板卡稳定可靠的工作，应对板卡进行功能稳定性测试
硬件可靠性检测：不可靠元件/ 试验方法，特别在高速器件上非常明显，容易出现速度达不达标或是工作不稳定。例如我之前使用的高速隔离光耦，这种高速器件就容易出现工作不可靠，输入与输出信号不同步问题。另外有些板卡还须要做温度范围测试，振动测试，脉冲干扰测试。
软件上须要做边缘值测试，白盒黑盒测试。以修正可能出现的问题。

步进电机控制板实例：
MODBUS协议 4通道的步进电机驱动板

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